Preguntas Test Cuestiones en Microbiología José de Berenguer Profesor Titular de Microbiología José L. Sanz Profesor Titular de Microbiología Departamento de Biología Molecular Universidad Autónoma de Madrid
ZZZPHGLOLEURVFRP Serie Q
Editorial Hélice
Micrografía confocal de células de Thermus thermophilus marcadas covalentemente con un agente fluorescente e incubadas posteriormente a 70 °C, su temperatura optima de crecimiento. Realizada por F. Acosta y M. A. de Pedro. Microscopia electrónica de barrido de lodo granular obtenido en un reactor UASB (aumento 10.000x). Entre la diversidad microbiana que constituye el granulo destaca la presencia de Methanosarcina. Cortesia de E. Diaz.
CUESTIONES EN MICROBIOLOGIA AUTORES: José Berenguer José L. Sanz © de los autores, 2003 © Editorial Hélice, 2003 EDICION Y OORDINACION: Elena Feduchi y Alicia Irurzun Editorial Hélice C/ Alberto Aguilera 13, 4º, 28015 Madrid
[email protected] MAQUETACION Y FOTOCOMPOSICION: Rebeca Irazabal DISEIVO DE PORTADA: Pedro Elipe Off Project S.L. IMPRESION: Publidisa Reservado todos los derechos. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida total ni parcialmente, ni almacenada en un sistema informático, ni trasmitida de cualquier forma o por cualquier medio, electrónico, mecánico, fotocopia, grabación u otros métodos, sin previo aviso y expreso permiso de Editorial Hélice®. Impreso en España ISBN: 84-921124-6-8 Deposito Legal:
PRÓLOGO
La orientación con que se imparten las asignaturas del área de Microbiología en distintas licenciaturas se adapta a los respectivos planes de estudios, de forma que el enfoque y, por tanto, los programas pueden Ilegar a ser muy distintos, aun en el caso de las asignaturas más generales. En nuestro caso, hemos tratado de concentrar en este libro un conjunto de preguntas y respuestas correspondientes a un programa de Microbiología general enfocado para alumnos de primer ciclo de Biología, si bien es perfectamente valido para asentar conceptos fundamentales de la asignatura en muchas otras licenciaturas. Con este objetivo hemos dividido su contenido en secciones temáticas, incluyendo cuestiones que cubren desde los aspectos más básicos a los más complejos relacionados con la estructura, metabolismo, genética, taxonomia, ecología e interés industrial y medioambiental de los microorganismos. Por supuesto, no hemos olvidado la virología e inmunología, dos secciones clásicas en cualquier programa de Microbiología, aunque la ultima se halle actualmente recogida en otra área de conocimiento. En cualquier caso, este no es un libro de texto, sino un conjunto de preguntas concretas pensadas para que el alumno valore sus propios conocimientos mediante la comparación de sus respuestas con la explicación razonada que se ofrece a cada una de ellas. Es indudable que el alumno debe estudiar la asignatura de Microbiología a través de cualquiera de los excelentes manuales publicados, y de las conexiones informáticas través de Internet a toda una colección de direcciones URL actualmente disponibles, alguna de las cuales son indicadas en la sección correspondiente.
INDICE
PREGUNTAS I. HISTORIA Y METODOS EN MICROBIOLOGIA .......................................................................................11 II. ESTRUCTURA DE LOS MICROORGANISMOS .................................................................................... 17 III. INTRODUCCION A LA GENETICA BACTERIANA ............................................................................... 25 IV. METABOLISMO Y OBTENCION DE ENERGIA .................................................................................... 31 V. TAXONOMIA Y DIVERSIDAD DE LOS ORGANISMOS PROCARIOTICOS ........................................ 35 VI. ECOLOGIA MICROBIANA ..................................................................................................................... 49 VII. BIOTECNOLOGIA Y MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL ........................................................................ 57 VIII. VIROLOGIA .......................................................................................................................................... 65 IX. PATOGENICIDAD MICROBIANA Y MECANISMOS DE INMUNIDAD ................................................. 75
RESPUESTAS I. HISTORIA Y METODOS EN MICROBIOLOGIA ...................................................................................... 85 II. ESTRUCTURA DE LOS MICROORGANISMOS .................................................................................... 91 III. INTRODUCCION A LA GENETICA BACTERIANA ............................................................................... 95 IV. METABOLISMO Y OBTENCION DE ENERGIA .................................................................................... 99 V. TAXONOMIA Y DIVERSIDAD DE LOS ORGANISMOS PROCARIOTICOS ...................................... 101 VI. ECOLOGIA MICROBIANA ................................................................................................................... 109 VII. BIOTECNOLOGIA Y MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL ...................................................................... 113 VIII. VI R O LO G IA .................................................................................................................................. 117 IX. PATOGENICIDAD MICROBIANA Y MECANISMOS DE INMUNIDAD ............................................... 123 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................................... 127 DIRECCIONES URL DE INTERES GENERAL EN MICROBIOLOGÍA ..................................................... 129
Preguntas
CAPÍTULO I HISTORIA Y MÉTODOS EN MICROBIOLOGÍA
1 La Microbiología como ciencia experimental. Concepto y origen de la Microbiología. Primeras observaciones microscópicas. Teoría de la generación espontánea y concepto de esterilidad. Los microorganismos como agentes causales de enfermedades en animales y plantas. Microorganismos y entidades acelulares: virus, viroides y priones.
2 Bases bioquímicas comunes a todos los seres vivos. Conceptos de mutación y evolución. Relojes moleculares y árboles filogenéticos: Los tres dominios. Diferencias ultraestructurales entre procariotas y eucariotas.
3 El microscopio compuesto. Resolución y contraste. Tinciones. Microscopía de contraste de fases y de campo oscuro. Microscopía de fluorescencia. Microscopía confocal. Microscopía electrónica de transmisión y de barrido. Técnicas de preparación y contrastado de muestras en microscopía electrónica.
4 Concepto de medio de cultivo. Composición y diseño de medios sintéticos. Categorías nutricionales de los microorganismos. Requerimientos. Concepto de esterilidad. Métodos de esterilización. Esterilización por calor, radiaciones y filtración. Métodos químicos de esterilización.
5
Concepto de cultivo puro. Técnicas de aislamiento de microorganismos. Medios de enriquecimiento, selectivos y diferenciales. Factores quimicofísicos que influyen en el crecimiento. Fases de crecimiento de un cultivo estanco. Parámetros del crecimiento. Cultivos continuos y cultivos sincronizados. Efectos de inhibidores sobre el crecimiento de un cultivo estanco.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
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CAPÍTULO IM
1.1.
¿Quién desarrolló el primer microscopio compuesto? a) b) c) d) e)
1.2.
1.3.
La teoría de la generación espontánea fue rebatida de manera definitiva por ............... y
...........
1.4.
El primer investigador que relacionó experimentalmente un microorganismo con una enfermedad humana fue:
1.5.
1.6.
1.7.
Las primeras indicaciones sobre la relevancia de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos procede de los trabajos de
...........
.. y
....................
1.8.
La quimiolitotrofía como forma de obtener energía fue demostrada inicialmente por
...........
1.9.
El primer virus identificado fue: El virus del mosaico del tabaco El virus de la fiebre amarilla El virus del herpes Un bacteriófago de E. coli El virus de la gripe
1.10. La cristalización del virus del mosaico del tabaco fue publicada por
.............
12
a) b) c) d) e)
Joshua Ledergerg Alexander I. Oparin Severo Ochoa Stanley Prusiner Luc Montaigner ÔÔÔ
2.1.
El orden de participación en porcentaje de peso seco de los principales macroelementos que componen los seres vivos es: a) b) c) d)
2.2.
O>C>N>H>P C>O>N>H>P C>N>P>O>H C>P>O>N>H
Las proteínas están compuestas por: a) Secuencias de α-aminoácidos esterificados con glicerol a través de sus grupos carboxilo b) Secuencias de L y D α-aminoácidos unidos a través de sus grupos amino y carboxilo c) Secuencias de aminoazúcares esterificados a través de sus grupos amino y carboxilo d) Secuencias de L α-aminoácidos unidos a través de sus grupos amino y carboxilo
Louis Pasteur Edward Jenner Sergei Winogradsky Martinus W. Beijerinck Robert Koch
El concepto de vacunación fue acuñado tras los experimentos de
........... para proteger a la población frente a
...............
a) b) c) d) e)
1.12. La teoría acerca de la naturaleza de los priones como proteínas infectivas fue propuesta por:
Louis Pasteur Antonie van Leeuwenhoek Robert Koch Lazzaro Spallanzani
La metodología a seguir para determinar sin género de dudas que un microorganismo es el agente causante de una enfermedad fue establecida por: a) b) c) d) e)
a) Secuencias de DNA que codifican virus b) Virus con RNA monocatenario como material genético c) Secuencias de RNA monocatenarios circulares capaces de causar enfermedades d) Proteínas infectivas de plantas
Antonie van Leeuwenhoek Louis Pasteur Robert Koch Lazzaro Spallanzani Zacharias Jansen
La primera descripción sobre la existencia de bacterias fue efectuada por
..............
en cartas a la Royal Society de Londres.
a) b) c) d)
1.11. Los viroides son:
2.3.
La estructura terciaria de las proteínas se define como: a) La secuencia de sus aminoácidos b) La formación de hélices α y láminas β en una secuencia c) El plegamiento tridimensional de los distintos dominios de las proteínas d) La asociación de subunidades para dar lugar a una enzima activa
2.4.
Los lípidos forman parte de los organismos como: a) Estructuras rígidas que definen la morfología de las bacterias b) Componentes únicos de la estructura de las membranas biológicas c) Elementos indispensables en la transcripción del DNA d) Barreras que permiten la separación de compartimentos citoplásmicos de las bacterias
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mHistoria y Metódos en Microbiología
d) La existencia de sistemas de membranas internos que generan compartimentos funcionalmente diferentes
e) Componentes de las membranas y compuestos de reserva energética 2.5.
Los genes se definen como: a) Regiones de DNA que se traducen a proteínas b) El conjunto de secuencias de DNA que codifican una proteína y las señales necesarias para su expresión c) Las zonas denominadas exones de las secuencias codificantes de una proteína d) El conjunto de información genética que codifica una ruta metabólica
2.6.
La expresión de la información genética en microorganismos celulares requiere la síntesis de RNA mensajero a partir de DNA en un proceso que se denomina: a) b) c) d) e)
2.7.
2.8.
Ribosomas Ribonucleoporos Nucleolos Lisosomas
Transiciones en la primera base de un codón Transversiones en la primera base de un codón Transiciones en la segunda base de un codón Transversiones en la segunda base de un codón e) Transiciones en la tercera base de un codón f) Transversiones en la tercera base de un codón g) Inserción de una base h) Deleción de una base
3.2.
a) La presencia de cromosomas lineales b) La ausencia de peptidoglicano en las paredes de los eucariotas c) La presencia de azúcares en la membrana citoplásmica
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
En la tinción de Gram, el proceso realmente diferencial es: a) La decoloración con etanol b) El tratamiento con safranina como colorante de contraste c) El tratamiento con el lugol d) El lavado con agua
3.3.
En Microbiología, la microscopía de campo oscuro se emplea básicamente para: a) La detección de bacterias pigmentadas b) La identificación de virus c) La presencia de microorganismos de alto índice de refracción en las muestras d) La presencia de bacterias filamentosas
3.4.
En el microscopio de epifluorescencia la iluminación que se emplea procede de: a) Una lámpara de amplio espectro de emisión en el rango del ultravioleta (UV), que ilumina a través del condensador b) Una lámpara dotada de monocromador que permite la iluminación a longitudes de onda muy precisas a través del propio objetivo c) Una lámpara de luz visible a través del condensador y una de luz UV de amplio espectro dotada de filtros que iluminan la muestra a través del propio objetivo d) Dos lámparas UV de amplio espectro que iluminan tanto desde el condensador como desde el objetivo
Los árboles evolutivos actualmente más aceptados se basan en la comparación de la secuencia del RNA ribosómicos 16S (procariotas)/18S (eucariotas). En este sistema, los seres vivos se dividen en tres grandes grupos (dominios) denominados ......
...,
................ y
..................
2.10. La principal diferencia entre procariotas y eucariotas es:
El límite de resolución en el mejor de los microscopios ópticos viene delimitado por: a) La naturaleza de la lente ocular b) La presencia de aceite de inmersión c) La longitud de onda de la fuente de iluminación d) La potencia de la lámpara del microscopio
¿Qué tipo de mutación tiene menor probabilidad de provocar alteraciones en la capacidad de crecimiento de un microorganismo? a) b) c) d)
2.9.
3.1.
Transformación Transversión Transducción Traducción Transcripción
La síntesis de proteínas es llevada a cabo por: a) b) c) d)
ÔÔÔ
3.5.
La microscopía confocal se diferencia de la microscopía de fluorescencia en que: a) Permite ver microorganismos más pequeños b) Da mucho mayor contraste c) Permite seleccionar planos de enfoque muy precisos d) Permite emplear varios fluorocromos a la vez
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CAPÍTULO IM
3.6.
Contestar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Las tinciones son métodos para aumentar la resolución en microscopía óptica b) Las diferencias en la óptica de microscopía de campo claro y de contraste de fases se centran tanto en el diafragma del condensador como en la presencia de un anillo de contraste en el propio objetivo c) La resolución de un microscopio óptico viene delimitada por la ampliación de los oculares d) En la tinción de Gram, el primer colorante, de carácter básico, queda retenido en las paredes de las bacterias denominadas Gram positivas e) La microscopía de campo oscuro requiere modificaciones del microscopio en el condensador y en el objetivo f) El haz de electrones que se emplea en microscopía electrónica de transmisión tiene un elevado poder de penetración a través del material biológico, permitiendo observar estructuras internas de las células
4.1.
a) b) c) d) e) 4.2.
El incremento del contraste en microscopía electrónica se consigue mediante: a) b) c) d)
3.8.
4.4.
En el microscopio de contraste de fases, las bacterias se observan como formas oscuras frente a un fondo iluminado debido a que: a) La luz procedente de las bacterias es desviada fuera del campo por el sistema óptico b) La luz procedente del medio es incrementada por un sistema de lentes c) Se utiliza un colorante que se fija a las bacterias y absorbe gran parte de la luz d) Se produce una polarización de la luz que atraviesa las bacterias y es eliminada e) Se produce interferencia entre los haces desviados y no desviados que atraviesan las bacterias ÔÔÔ
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El agar de MacConkey clásico es un medio que se puede considerar: Sólo diferencial Sólo selectivo Diferencial y selectivo General De enriquecimiento
La actividad del agua, un factor importante en el diseño de medios de cultivo, se define como: a) El volumen de agua necesaria por gramo de extracto sólido del medio b) La presión de vapor del ambiente c) La concentración de sales presentes en el medio d) La relación entre la presión de vapor del medio y la del ambiente e) La relación entre la presión de vapor del medio y la del agua pura
a) Observación de cortes finos en microscopía electrónica de transmisión b) Microscopía de fluorescencia c) Tinción de Gram d) Microscopía de contraste de fases e) Microscopía de campo oscuro f) Microscopía confocal 3.9.
nutritivos comunes minerales definidos indefinidos
Un medio de enriquecimiento es:
a) b) c) d) e)
Cortes finos sobre muestras incluidas en resinas Colorantes de alta densidad Superposición de imágenes Tratamiento con sales de metales pesados
La fijación por calor se emplea de forma preferencial en:
Medios Medios Medios Medios Medios
a) Un medio de cultivo en el que se puede identificar un tipo concreto de microorganismos b) Un medio de cultivo compuesto de una base mineral y una única fuente de carbono c) Un medio de cultivo que favorece el crecimiento de un grupo concreto de microorganismos d) Un medio que permite distinguir entre dos tipos de microorganismos 4.3.
3.7.
Los medios de cultivo en cuya composición se encuentran extractos de naturaleza química no conocida se denominan:
4.5.
Contestar si son verdaderas o falsas las siguiente afirmaciones: a) La base mineral de un medio sintético contiene todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de los microorganismos organotróficos b) Las placas de Petri se esterilizan empleando calor húmedo para evitar su deterioro c) El tiempo de reducción decimal depende únicamente del tipo de microorganismo que se esté esterilizando d) El tratamiento con radiación ultravioleta es el método más adecuado para esterilizar material de vidrio
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mHistoria y Metódos en Microbiología
e) El efecto antimicrobiano de las radiaciones ionizantes ocurre a través de la generación de radicales libres altamente reactivos f) La esterilización de soluciones concentradas de azúcares se efectúa por filtración o mediante tratamientos térmicos menos drásticos que los estándares g) Todos los microorganismos requieren para su crecimiento la adición de algún tipo de vitamina a su medio de cultivo h) La velocidad de crecimiento de un cultivo exponencial de E. coli se ve modificada dentro de un rango de concentración externa de glucosa muy amplio 4.6.
4.10. Los ensayos de sensibilidad a agentes antimicrobianos sobre placas de agar común, inoculadas con una bacteria sirven para determinar: a) La concentración mínima de la sustancia capaz de matar al microorganismo b) La concentración mínima del antimicrobiano capaz de lisar al microorganismo c) La concentración mínima de antimicrobiano necesaria para inhibir el crecimiento del microorganismo d) El tiempo necesario para matar al cultivo con una concentración mínima del antimicrobiano
Durante un proceso de esterilización por calor, se denomina tiempo de reducción decimal a: a) El tiempo necesario para eliminar al 10% de una población en un proceso de esterilización térmica b) El tiempo de estancia del material en un autoclave necesario para su esterilización c) La fracción de medio que se esteriliza cada 10 minutos d) El tiempo de tratamiento térmico a una determinada temperatura para reducir la población de un microorganismo a su décima parte
4.7.
b) Determinar la concentración mínima inhibitoria de un desinfectante c) Determinar la capacidad microbicida de un desinfectante d) Determinar la capacidad bacteriolítica de un desinfectante
4.11. Completar: a) La valoración de la actividad antimicrobiana de un producto químico se efectúa frente a la de una sustancia patrón denominada ......................... b) Los tratamientos estándares de esterilización térmica se establecen utilizando ...................... bacterianas como microorganismos de referencia c) Se conoce como ..................... a la utilización secuencial de dos fuentes de carbono alternativas durante el crecimiento de un microorganismo d) Un microorganismo que requiere un nutriente orgánico para crecer se denomina ..................... para dicho nutriente
Las radiaciones ionizantes se emplean para la esterilización de alimentos, debido a: a) Su capacidad de penetración en alimentos empaquetados b) La ausencia de sistemas de reparación en las bacterias para los daños que producen c) La sencillez de las instalaciones necesarias para su utilización d) La hipersensibilidad de las bacterias a la radiación
4.8.
El efecto de la radiación ultravioleta sobre la viabilidad de las bacterias es más patente en la oscuridad que durante el día debido a: a) La existencia de un sistema de reparación por fotorreactivación que requiere la incidencia de luz azul para su funcionamiento b) La necesidad de luz para generar los equivalentes de reducción necesarios para la reparación c) La inexistencia de mecanismos de reparación alternativos a la fotorreactivación d) La incapacidad de las bacterias para replicar su DNA en la oscuridad
4.9.
El coeficiente fenol se emplea para: a) Determinar la actividad microbiostática de un desinfectante
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
ÔÔÔ 5.1.
Los microorganismos cuya temperatura óptima de crecimiento se encuentra entre los 30 y 40 °C se denominan: a) b) c) d) e)
5.2.
Homeotermos Poiquilotermos Psicrófilos Termófilos Mesófilos
Dentro de un cierto rango, la velocidad de crecimiento de un cultivo de E. coli es proporcional a: a) b) c) d)
El pH del medio El volumen de cultivo La presión La temperatura
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CAPÍTULO IM
5.3.
a) El número de generaciones por hora de crecimiento en fase exponencial b) El tiempo que tarda el cultivo en duplicar su población c) La pendiente media de la curva de crecimiento de un cultivo discontinuo d) El número de generaciones del cultivo dividido por el número de horas de seguimiento 5.4.
Tres medios de cultivo idénticos han sido inoculados con 10 bacterias/mL de los tipos A, B y C, todas con ciclos de división binarios. La bacteria A presenta una fase de latencia de 2 h y una constante de velocidad (k) de 3 h1; La B una fase de latencia de 1 h y una k = 2 h1, mientras que la C, una fase de latencia de 30 min. y una k = 1 h1. Tras 6 horas de incubación, el orden de mayor a menor número de células será: a) b) c) d) e) f)
5.6.
A>B>C A>C>B B>C>A B>A>C C>B>A C>A>B
El rendimiento del crecimiento de un cultivo se define como: a) La cantidad de bacterias por mL que alcanza b) La masa bacteriana por mL que alcanza c) La cantidad de células por gramo de sustrato consumido d) La masa de microorganismos obtenida por unidad de masa de sustrato consumido
5.7.
En un cultivo continuo, la velocidad de crecimiento de un microorganismo: a) Puede ser superior a la máxima alcanzada en el mismo medio y condiciones en un cultivo discontinuo
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5.8.
La sincronización de un cultivo consiste en: a) Conseguir que todas las células estén creciendo simultáneamente b) Hacer que las células de mayor tamaño sean eliminadas del cultivo c) Inocular simultáneamente todas las células de un cultivo en un medio fresco d) Hacer que coincida la misma fase del ciclo celular en la mayor parte de las células del cultivo
En la fase exponencial de crecimiento de un cultivo bacteriano: a) Todas las bacterias se dividen al mismo tiempo b) Hay bacterias que crecen, mientras que otras están paradas c) Todas las bacterias crecen, pero cada una se encuentra en una fase diferente de su ciclo celular d) El número de células se duplica a saltos
5.5.
b) Es siempre exponencial, con el número de bacterias por mL duplicándose a tiempos constantes c) Es regulada mediante el control en la entrada de nutrientes d) Ninguna de estas respuestas es correcta
La constante de velocidad media de crecimiento (k) en un cultivo discontinuo se define como:
5.9.
El ciclo celular de las células de un cultivo de E. coli creciendo en condiciones óptimas en un medio complejo consta de: a) Una fase de replicación y una de división separados por largos períodos de interfase b) Una fase de replicación y otra de división bien diferenciadas c) Varias fases de replicación superpuestas a un ciclo de división d) Ninguna de estas respuestas es correcta
5.10. Considerando que el tratamiento con antimicrobianos de tres cultivos bacterianos exponenciales produce el efecto sobre el crecimiento que se muestra en las gráficas en ordenadas, densidad óptica (línea continua) y número de células viables (línea discontinuas), frente al tiempo en abscisas, la definición de estas sustancias sería:
a) A = Bactericida; B = Bacteriostático; C = Bacteriolítico b) A = Bacteriostático; B = Bactericida; C = Bacteriolítico c) A = Bacteriolítico; B = Bacteriostático; C = Bactericida d) A = Bactericida; B = Bacteriolítico; C = Bacteriostático
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
CAPÍTULO II ESTRUCTURA DE LOS MICROORGANISMOS
6 La célula bacteriana. Composición macromolecular. El nucleoide. Los ribosomas bacterianos. Inclusiones citoplásmicas de reserva. Vesículas de gas, clorosomas y carboxisomas.
7
Arquitectura de las envolturas bacterianas. Estructura, composición y función de la membrana citoplásmica o interna. Invaginaciones de la membrana citoplásmica. La red del peptidoglicano: estructura general y función. Diferencias en la estructura del peptidoglicano entre bacterias Gram positivas y Gram negativas. Síntesis de peptidoglicano y su inhibición por antibacterianos. La membrana externa de las bacterias Gram negativas. Porinas específicas e inespecíficas. El lipopolisacárido: estructura y funciones. El periplasma. Cápsulas y capas mucosas. Capas proteicas cristalinas.
8 Estructura y función del flagelo bacteriano. Quimiotaxis. Otros apéndices bacterianos.
9 Estructura de la célula eucariótica. Compartimentalización física y funcional. Estructura del núcleo. Retículo endoplásmico y aparato de Golgi. Mitocondrias y cloroplastos. Cilios y flagelos.
10 Las arqueas. Comparación de estructuras con bacterias y eucariotas. Composición lipídica. Regulación de la fluidez de sus membranas. Diversidad en la estructura y composición de otros elementos de sus envolturas. Estructura genómica. Ribosomas
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
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CAPÍTULO IIM
6.1.
En la composición de la mayoría de las células bacterianas aparecen algunos aminoácidos con conformación D, como son: a) b) c) d)
6.2.
6.3.
Menos de 1.000 proteínas Entre 1.000 y 5.000 proteínas Entre 5.000 y 20.000 proteínas Más de 20.000 proteínas
6.4.
Los ribosomas bacterianos: a) Son prácticamente idénticos a los de los eucariotas, pues sólo hay una diferencia de 10S de coeficiente de sedimentación entre ellos b) Presentan un coeficiente de sedimentación de 70S y están compuestos por dos subunidades de 30S y 40S c) Están compuestos por complejos RNA, DNA y proteínas d) Presentan un coeficiente de sedimentación de 70S y están compuestos por dos subunidades de 30S y 50S
6.5.
Además de proteínas, los ribosomas bacterianos están compuestas por: a) Tres moléculas de RNA, una de 16S de la subunidad pequeña y otras dos de 5S y 23S de la subunidad grande b) Tres moléculas de RNA, una de 18S de la subunidad pequeña y otras dos de 5S y 28S de la subunidad grande c) Cuatro moléculas de RNA, una de 18S de la subunidad pequeña y otras tres de 5S, 5,8S y 28S de la subunidad grande d) Tres moléculas de RNA, una de 23S de la subunidad pequeña y otras dos de 5S y 16S de la subunidad grande
18
6.7.
Las inclusiones de glucógeno y poli-b-hidroxibutirato: a) Nunca aparecen juntas en la misma bacteria b) Se producen conjuntamente en las enterobacterias c) Son detectables simultáneamente mediante tinción con Negro Sudán d) Sólo se producen cuando las células crecen en abundancia de una fuente de nitrógeno
La información genética fundamental en bacterias: a) Se encuentra siempre en cromosomas circulares b) Se encuentra siempre en un sólo tipo de cromosoma c) Se protege del resto del citoplasma mediante una semimembrana proteica d) Se compacta formando nucleosomas e) Suele estar condensada en un cromosoma circular, pero existen excepciones que presentan dos cromosomas circulares o incluso cromosomas lineales
Los cristales de azufre aparecen en: a) Bacterias fotosintéticas dependientes de azufre y bacterias quimiolitotróficas del azufre cuando crecen en presencia de sulfuros b) Bacterias que respiran sulfato c) Bacterias fotosintéticas dependientes de azufre y bacterias quimiolitotróficas del azufre cuando crecen en presencia de sulfito d) Arqueas hipertermófilas
D-alanina, D-cicloserina, D-diaminopimélico D-glutamina, D-aminolevulínico, D-alanina D-glutámico, D-alanina, D-serina D-glutámico, D-alanina
En el genoma de una bacteria como E. coli se encuentran codificadas: a) b) c) d)
6.6.
6.8.
La detección de la presencia en bacterias de glucógeno o poli-b-hidroxibutirato se hace respectivamente mediante tinciones con: a) b) c) d)
6.9.
Cristal violeta y safranina Rojo Congo, y solución de yodo Negro Sudán y Rojo Congo Solución de yodo y Negro Sudán
¿Cuál de las siguientes respuestas corresponde a inclusiones de reserva?: a) Poli-β-hidroxibutirato, carboxisomas y gránulos de azufre b) Cianofininas, clorosomas, magnetosomas y polifosfatos c) Cianofininas, polifosfatos, vesículas de gas, glucógeno d) Poli-β-hidroxibutirato, cianofininas, polifosfatos y gránulos de azufre
6.10. La función que se asigna a los carboxisomas es: a) Fijar nitrógeno mediante la dinitrogenasa b) Fijar los grupos carboxilo de los ácidos orgánicos c) Actuar de reserva de carbono para soportar períodos de escasez d) Fijar CO2 mediante el ciclo de Calvin 6.11. Las vesículas de gas son estructuras que aparecen en algunos tipos de bacterias y arqueas acuáticas con las que regulan su flotación. Su envoltura está compuesta por: a) Una membrana lipídica que evita la entrada de agua b) Una estructura rígida formada por la polimerización de dos tipos de proteínas
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mEstructura de los Microorganismos
c) Una membrana lipídica reforzada por una malla proteica d) Una membrana lipídica reforzada por una red de peptidoglicano
7.4.
a) Que emplean gradientes electroquímicos como fuente de energía para el transporte b) Que emplean la energía de la hidrólisis del grupo ortofosfato del fosfoenolpiruvato para el transporte c) Que disponen de poros de tamaño definido para el paso de los sustratos d) Específicas de sustrato que consumen energía electroquímica o de enlace para el transporte
6.12. Los clorosomas son pseudoorgánulos que: a) Aparecen en bacterias fotosintéticas rojas y contienen los pigmentos fotosintéticos b) Aparecen en cianobacterias y contiene los pigmentos antena c) Son propios de las bacterias verdes dependientes e independientes de azufre, y contienen los pigmentos antena de su sistema fotosintético d) Son propios de las bacterias verdes dependientes e independientes de azufre, y contienen todos los elementos del sistema fotosintético
7.5.
En términos generales, los ácidos grasos que componen los lípidos de los eucariotas y de las bacterias se diferencian en: a) La presencia de un grupo ácido adicional en los de eucariotas b) La longitud del esqueleto carbonado, que es mayor en bacterias que en eucariotas c) La presencia de dobles enlaces, que es muy frecuente en los de eucariotas y escasa en procariotas d) La preferencia por el glicerol como cabeza polar en bacterias, y por azúcares en eucariotas
7.2.
7.3.
7.6.
7.7.
Los niveles de fluidez de la membrana citoplásmica de las bacterias se mantienen dentro de un estrecho margen aunque la temperatura del medio ambiente aumente en un amplio rango (20-25 °C), mediante:
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
El tratamiento del peptidoglicano de E. coli con lisozima genera como productos principales: a) Disacáridos de N-acetilglucosamina y Nacetilmurámico con cuatro aminoácidos b) Monosacáridos de N-acetilmurámico con cinco aminoácidos c) Monosacáridos de N-acetilmurámico con cuatro aminoácidos d) Monosacáridos de N-acetilmurámico con cuatro aminoácidos y dímeros de esta estructura unidos por la región aminoacídica e) Disacáridos con cuatro aminoácidos y dímeros de esta estructura unidos por la región aminoacídica
Presente en todos los microorganismos Presente solamente en eucariotas y arqueas Presente solamente en eucariotas Presente en eucariotas y en algunas bacterias carentes de peptidoglicano
a) Incremento en la concentración de ácidos grasos insaturados b) Introducción de grandes concentraciones de hopanoides c) Aumento en la concentración de proteínas intrínsecas de membrana d) Disminución de la presencia de insaturaciones en los ácidos grasos componentes de los lípidos
La composición más frecuente de la secuencia aminoacídica de la red de peptidoglicano en bacterias Gram negativas es: a) L-alaninaD-glutámicom-diaminopimélicoDalanina b) L -alaninaL-glutámicom-diaminopimélicoLalanina c) L-alaninaD-glutámicoL-diaminopimélicoDalanina d) L-alaninaD-glutámicoL-lisinaD-alanina
El colesterol es un tipo de lípido componente de las membranas celulares que está: a) b) c) d)
El peptidoglicano está presente en todas las bacterias salvo en: a) Micobacterias, estreptomicetes, y el grupo Planctomyces b) Micoplasmas, rickettsias y clamidias c) Micoplasmas, Planctomyces y clamidias d) Micobacterias, clamidias y Planctomyces
ÔÔÔ 7.1.
El paso de sustancias polares a través de las membranas en contra del gradiente de concentración requiere la utilización de proteínas integrales de membrana:
7.8.
Los antibióticos b-lactámicos inhiben la síntesis del peptidoglicano mediante: a) La condensación de dos D-alaninas en la fase citoplásmica b) La racemización de L-alanina a D-alanina c) La transpeptidación del peptidoglicano d) La recuperación del transportador e) La transglicosilación de las cadenas de azúcares
19
CAPÍTULO IIM
7.9.
el paso de sustancias hidrofílicas hasta un cierto tamaño c) Proteínas de la membrana externa de bacterias Gram negativas que forman una estructura regular sobre el peptidoglicano d) Proteínas del periplasma implicadas en la captación de nutrientes
En la síntesis del peptidoglicano de bacterias Gram positivas se suelen unir una serie de aminoácidos adicionales a los cinco que forman el precursor general. La síntesis de estos aminoácidos adicionales y su incorporación a la estructura del peptidoglicano ocurre: a) En el citoplasma, como consecuencia de la traducción ribosómica de un RNA mensajero específico b) En el citoplasma, mediante unas enzimas no relacionadas con los ribosomas c) En la cara externa de la membrana citoplásmica, mediante transpeptidaciones específicas a partir de precursores d) En la cara interna de la membrana citoplásmica, mediante la acción de enzimas no relacionadas con los ribosomas
7.14. El espacio periplásmico contiene alrededor de un 4% del total de proteínas de E. coli que se distribuyen en los siguientes tipos de funciones principales: a) De transporte de electrones, de captación de nutrientes, y porinas b) De unión a sustrato, de destoxificación e hidrolíticas c) De síntesis de peptidoglicano, de degradación de polisacáridos macromoleculares, de destoxificación d) De biosíntesis de lípidos, de secreción de proteínas, de componentes flagelares
7.10. Tanto bacterias Gram positivas como Gram negativas presentan polímeros unidos covalentemente al peptidoglicano denominados, respectivamente: a) b) c) d)
Ácidos teicoicos y lipoproteína de Braun Lipopolisacáridos y glicoproteínas N-acetilmanosamina y lipoproteína de Braun Ácido galacturónico y lipoproteína de Braun
7.15. La presencia en las bacterias Gram negativas de una capa externa formada por los azúcares de la cadena O del lipopolisacárido: a) Confiere una escasa permeabilidad a sustancias hidrofílicas b) Confiere una escasa permeabilidad a sustancias hidrofóbicas c) Confiere una gran resistencia mecánica d) Confiere una gran resistencia a la desecación
7.11. La membrana externa de las bacterias Gram negativas: a) Es una estructura asimétrica, con una cara externa formada por lipopolisacáridos y una interna por fosfolípidos b) Es una membrana compuesta básicamente por fosfolípidos y proteínas c) Está unida a la membrana interna a través de la lipoproteína de Braun d) Presenta un elevado contenido en transportadores de electrones
7.16. Las capas S son: a) Capas de azúcares muy rígidas e impermeables que envuelven a algunas bacterias b) Capas de proteínas y lípidos fuertemente unidas entre sí que confieren rigidez a algunos tipos de bacterias y arqueas c) Capas de estructura paracristalina que rodean completamente a la bacteria que la posee y que está formada por la polimerización de un único componente de naturaleza proteica o glicoproteica d) Capas de estructura paracristalina que rodean parcialmente a la bacteria que la posee y que está formada por la polimerización de un único componente de naturaleza proteica o glicoproteica
7.12. El lipopolisacárido es una molécula compleja compuesta por tres partes denominadas habitualmente: a) Lípido A, core polisacárido y cadena lateral O b) Lipoproteína A, cadena del KDO, y cadena lateral O c) Glucosaminolípido, cadena lateral O, y polisacárido externo d) Lípido A, fosfoazúcares del core y cadena lateral O 7.13. Las proteínas denominadas OmpC y OmpF de E. coli son: a) Proteínas de la membrana citoplasmática implicadas en el transporte de ornitina b) Proteínas de la membrana externa que generan un poro a través de ellas que permite
20
ÔÔÔ 8.1.
Las fimbrias se pueden definir como: a) Estructuras fibrilares implicadas en adhesión a superficies b) Estructuras fibrilares implicadas en motilidad
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mEstructura de los Microorganismos
c) Estructuras fibrilares implicadas en intercambio genético entre bacterias d) Estructuras implicadas en patogenicidad 8.2.
Cuerpo basal, gancho y filamento Anillo MS, anillo P y anillo L Motor flagelar, gancho y filamento Cuerpo basal, anillo PL y filamento
8.4.
La síntesis de los filamentos flagelares y de las fimbrias ocurre por incorporación de flagelina y fimbrina en: a) Los extremos distales de ambas estructuras b) Los extremos proximales de ambas estructuras c) Los extremos distales en flagelos y proximales en fimbrias d) Los extremos proximales en flagelos y distales en fimbrias
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Perítrica y monótrica Polar y lofótrica Perítrica y anfítrica Polar y lofótrica Perítrica y lofótrica
Los pili sexuales son estructuras filamentosas formadas por proteínas que aparecen en algunas cepas bacterianas. Se caracterizan por: a) Estar codificados por plásmidos conjugativos y permitir el reconocimiento de cepas carentes de dicho plásmido b) Estar codificados por genes cromosómicos y permitir el reconocimiento de otras especies c) Estar codificados por plásmidos conjugativos y permitir el paso de una copia de éste a través de su interior d) Estar codificados por genes cromosómicos y permitir el paso a través de su interior incluso de una copia completa del cromosoma
8.8.
El movimiento de rotación del flagelo bacteriano a) No requiere gasto energético b) Consume energía directamente de la hidrólisis de ATP por parte de una helicasa c) Emplea directamente la energía del gradiente electroquímico de protones d) Obtiene energía directamente de la hidrólisis de ATP mediada por el componente MotB del motor flagelar
Cuando se observan por microscopía de contraste de fases células de E. coli colocadas entre un portaobjetos y un cubreobjetos, ¿por qué las células situadas en la zona central tienden a dejar de moverse antes que las localizadas cerca de los bordes? a) Porque el calor generado por la bombilla del microscopio inhibe la motilidad b) Porque los flagelos no tienen espacio para girar entre cubre y portaobjetos c) Porque el movimiento de los flagelos consume mucho ATP, que no pueden regenerar d) Porque sin oxígeno la generación de gradiente electroquímico de protones es muy lenta y su consumo por los flagelos demasiado elevado
8.5.
8.7.
La quimiotaxis, es decir, la orientación de las bacterias en un gradiente de concentración, es un proceso que requiere la medición de concentraciones de una sustancia a intervalos de tiempo y su memorización entre las medidas, regulando el tiempo de giro en contra (CCW) y a favor (CW) del sentido de giro de las agujas de reloj en respuesta a estas concentraciones. En este sistema, ¿cuál es el método de memorización entre medidas? a) El grado de fosforilación de los mensajeros CheA b) La acumulación de moléculas de atrayente sobre múltiples sitios de unión del receptor c) El nivel de autofosforilación de la proteína de membrana que transmite la señal quimiotáctica al citoplasma (MCP) d) El nivel de metilación de la proteína MCP
Dos bacterias dotadas de flagelación múltiple, la primera distribuida por toda la superficie, y la segunda concentrada en ambos polos, se denominan respectivamente: a) b) c) d) e)
Los flagelos bacterianos presentan tres regiones distinguibles estructuralmente que se denominan: a) b) c) d)
8.3.
8.6.
ÔÔÔ 9.1.
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? a) Toda la información genética de las células eucarióticas se encuentra en el núcleo b) La transcripción de la información genética de los eucariotas sólo ocurre en el núcleo c) Toda la información genética de los eucariotas se encuentra agrupada en cromosomas lineales d) Ninguna de estas respuestas es correcta
9.2.
Los microorganismos eucarióticos: a) Son siempre diploides b) Son siempre diploides o poliploides c) Pasan por una fase diploide sólo para la reproducción d) Los hay que pueden multiplicarse como haploides durante gran parte de su ciclo biológico
21
CAPÍTULO IIM
9.3.
a) Líneas evolutivas independientes de los procariotas b) El resultado de procesos de endosimbiosis y coevolución de microorganismos distintos c) Organismos adaptados a la aerobiosis obligada tras la acumulación de oxígeno en la atmósfera provocada por las cianobacterias d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 9.4.
9.7.
Los lípidos de las arqueas se caracterizan fundamentalmente por: a) Ser ésteres de alcoholes derivados del isoprenol y ácidos grasos de cadena corta
22
10.4.
La capacidad de las arqueas hipertermófilas para crecer a altas temperaturas se debe a: a) La presencia de una capa S externa que las aísla térmicamente b) La existencia de mecanismos activos para la eliminación del calor sobrante c) La presencia de una chaperonina muy activa que renaturaliza y estabiliza las macromoléculas d) La adaptación de los elementos macromoleculares para funcionar óptimamente a esas temperaturas
Los flagelos de los eucariotas funcionan:
ÔÔÔ
Las paredes celulares de la mayor parte de las arqueas conocidas: a) Poseen una estructura parecida al peptidoglicano que se denomina pseudopeptidoglicano b) Poseen algún tipo de estructura que les confiere rigidez c) Carecer de elementos rígidos que constituyan un exoesqueleto d) Son muy diversas, no existiendo modelos realmente generalizables
El retículo endoplásmico liso (REL) y el rugoso (RER):
a) Rotando sobre su base, consumiendo ATP b) Rotando sobre su base, consumiendo gradiente electroquímico c) Batiendo sin rotación, consumiendo ATP d) Batiendo sin rotación, consumiendo gradiente electroquímico
10.1.
10.3.
La síntesis de las proteínas nucleares La transcripción de los genes metabólicos El ensamblaje de los ribosomas El procesamiento y modificación del mRNA
a) Son estructuras claramente diferentes y separadas físicamente que se diferencian por la presencia de ribosomas en la superficie del RER b) Son estructuras continuas que se diferencian por la presencia de azúcares en la superficie del RER c) Son estructuras continuas que se diferencian por la presencia de lisosomas en la superficie del RER d) Son estructuras continuas que se diferencian por la presencia de ribosomas en la superficie del RER
Una de las características más sorprendentes de las membranas de arqueas hipertermófilas es la de poseer: a) Mesosomas que contienen las cadenas transportadoras de electrones b) Ribosomas unidos a la membrana citoplasmática c) Proteínas integrales de membrana d) Gran contenido en éteres de fitanol que forman monocapas lipídicas e) Gran contenido en éteres de bifitanol que forman monocapas lipídicas
El retículo endoplásmico El aparato de Golgi Los cloroplastos Las mitocondrias
El nucleolo es una estructura electrodensa que aparece en las células eucarióticas y que está implicado en: a) b) c) d)
9.6.
10.2.
La respiración es un proceso que, en los eucariotas, ocurre en: a) b) c) d)
9.5.
b) Presentar dos cabezas polares que asoman a ambos lados de la membrana c) Carecer de dobles enlaces en sus cadenas carbonadas d) Estar formados por éteres de glicerol y alcoholes derivados del isoprenol
Los organismos eucarióticos constituyen:
10.5.
La estabilidad de las enzimas de organismos hipertermófilos se debe a: a) El desarrollo de mecanismos enzimáticos de reacción completamente distintos y altamente estables b) La existencia de compuestos termoestabilizantes en el citoplasma c) La incorporación de un gran número de puentes disulfuro intramoleculares que impiden su desnaturalización d) La acumulación de diversos cambios aminoacídicos de escasa importancia individual pero de efecto sumatorio
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mEstructura de los Microorganismos
10.6.
10.7.
La presencia de intrones:
b) Halófilos, metanógenos y termófilos
a) No se ha observado nunca en arqueas b) Es muy frecuente en arqueas c) Se da en arqueas, pero su presencia es una excepción d) Se da en arqueas, pero son secuencias mucho más cortas que en eucariotas e) Sólo aparecen en genes homólogos a los de eucariotas
c) Gram positivos, Gram negativos y sulfatorreductores
En una arquea: a) Existe un único tipo de RNA polimerasa parecida a la secuencia de las subunidades de la enzima bacteriana b) Existen tres tipos de RNA polimerasas parecidas a las de eucariotas, en cuanto a la secuencia de las subunidades c) Existe un único tipo de RNA polimerasa, cuyas subunidades están relacionadas con la RNApol II de eucariotas d) Existen tres tipos de RNA polimerasas, una parecida a la de las bacterias y otras dos similares a las de eucariotas
10.8.
d) Metanógenos, termófilos dependientes de azufre y halófilos extremos 10.9.
La síntesis de proteínas por los ribosomas arqueanos: a) Es sensible al mismo espectro de inhibidores que las bacterias b) Es sensible al mismo espectro de inhibidores que los eucariotas c) Es sensible a un espectro de inhibidores propio que varía entre los diversos grupos arqueanos d) Es insensible, tanto a los inhibidores que afectan a los eucariotas, como a los que afectan a las bacterias
10.10. El genoma de las arqueas está condensado fundamentalmente:
Desde el punto de vista fisiológico, los principales grupos en los que se clasifican las arqueas se denominan:
a) En cromosomas lineales, como los de eucariotas
a) Halófilos extremos, hiperalcalófilos y metanógenos
c) En un cromosoma circular
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
b) En un cromosoma lineal d) En varios cromosomas circulares
23
CAPÍTULO III INTRODUCCIÓN A LA GENÉTICA BACTERIANA
11 Comparación del contenido en información genética entre microorganismos procariotas y eucariotas. Diferencias fundamentales en la organización, replicación y expresión de la información genética entre eucariotas y procariotas.
12 Transcripción en bacterias. El modelo del operón. Regulación positiva y negativa. Traducción de la información genética. Funcionamiento de los ribosomas.
13 Transferencia horizontal de la información genética entre bacterias. Transformación y sistemas de competencia natural en Gram positivos y negativos. Transformación forzada. Conjugación bacteriana. El plásmido F. Transducción específica y generalizada. Sistemas de modificación-restricción. Principios de ingeniería genética.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
25
CAPÍTULO IIIM
11.1.
a) La formación de bucles de superenrollamiento fijados por complejos ribonucleoproteicos b) La formación de complejos con proteínas básicas denominados ribosomas c) La formación de complejos nucleoproteicos con chaperoninas d) La formación de complejos nucleoproteicos con proteínas básicas denominados nucleosomas 11.2.
11.5.
En eucariotas superiores, tras la transcripción, una gran parte de los productos de transcripción de los genes: a) Se procesan, eliminando los intrones y siendo transportados al citoplasma
26
11.7.
copiando copiando copiando copiando
Los ribosomas se encargan de traducir el mensaje del mRNA en una secuencia de aminoácidos, de forma que: a) La lectura del mRNA es de 5′ → 3′ y la síntesis de proteínas del extremo carboxilo al amino b) La lectura del mRNA de 5′ → 3′ y la síntesis de proteínas del extremo amino al carboxilo c) La lectura del mRNA de 3′ → 5′ y la síntesis de proteínas del extremo amino al carboxilo d) La lectura del mRNA es de 3′ → 5′ y la síntesis de proteínas del extremo carboxilo al amino
11.8.
La síntesis de proteínas se inicia habitualmente: a) Con N-formilmetionina en bacterias, y con metionina en el citoplasma de eucariotas y arqueas b) Con N-formilmetionina en bacterias y arqueas, y con metionina en el citoplasma de eucariotas c) Con metionina en los tres dominios d) Con metionina en bacterias y arqueas, y con N-formilmetionina en citoplasma de eucariotas
La transcripción es llevada a cabo por: a) Una única RNA polimerasa en bacterias y arqueas, y tres en eucariotas b) Una RNA polimerasa específica para los genes ribosómicos y otra para los metabólicos c) Tres RNA polimerasas distintas en eucariotas y en arqueas, y una en bacterias d) Tres RNA polimerasas y una transcriptasa inversa en eucariotas, y una única RNA polimerasa en bacterias
La transcripción en procariotas y eucariotas: a) Se produce en la dirección 5′ → 3′, la cadena molde de 5′ a 3′ b) Se produce en la dirección 5′ → 3′, la cadena molde de 3′ a 5′ c) Se produce en la dirección 3′ → 5′, la cadena molde de 5′ a 3′ d) Se produce en la dirección 3′ → 5′, la cadena molde de 3′ a 5′
En los eucariotas, los genes que codifican enzimas implicadas en un mismo proceso metabólico: a) Se encuentran próximos en el genoma y su expresión se coordina por factores de transcripción, generando diversos mRNA b) Se encuentran próximos en el genoma y se cotranscriben juntos en el mismo mRNA que luego es procesado c) Se encuentran alejados en el genoma y su expresión en distintos mRNA se coordina por factores de transcripción d) Se encuentran dispersos en el genoma, pero forman un único mensajero tras su procesamiento
11.4.
11.6.
En la mayor parte de los casos, la información genética de las bacterias está concentrada en un cromosoma circular que: a) Se encuentra relajado en el citoplasma b) Se encuentra compactado en nucleosomas por proteínas básicas parecidas a histonas c) Se encuentra compactado en dominios o lazos de superenrollamiento d) Se encuentra superenrrollado en un dominio único
11.3.
b) Añaden un nucleótido de guanosina (cap) en su extremo 5′ y una cadena de poliadenosina (poliA) en el 3′ y salen al citoplasma c) Añaden el cap en el extremo 5′ y el poli(A) en el 3′, a continuación se eliminan los intrones y finalmente son transportados al citoplasma d) Se procesan, eliminando los intrones y añadiéndose a continuación el cap en el extremo 5′ y el poli(A) en el 3′, antes de ser transportados al citoplasma
La información genética en eucariotas tiene un primer nivel de compactación consistente en:
11.9.
La toxina diftérica inhibe la síntesis de proteínas porque afecta al factor de elongación EF2. Esto ocurre: a) b) c) d) e) f) g)
Sólo en bacterias Sólo en eucariotas Sólo en arqueas En bacterias, arqueas y eucariotas En bacterias y eucariotas En arqueas y eucariotas En bacterias y arqueas
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mIntroducción a la Genética Bacteriana
11.10. La replicación de los cromosomas se inicia habitualmente en:
12.4.
a) Por una de las tres RNA polimerasas bacterianas b) Por una subunidad sigma (σ) concreta asociada a la holoenzima de la RNA polimerasa c) Por la subunidad 30S que atrae al resto del ribosoma d) Por la subunidad alfa (α) de la holoenzima de la RNA polimerasa
a) Múltiples orígenes de replicación en eucariotas y en un único punto en bacterias y arqueas b) En un único punto en los tres dominios c) En un único sitio en bacterias y múltiples en eucariotas y arqueas d) En múltiples sitios en los tres dominios 11.11. Los procesos de transcripción de un gen y la traducción de su mRNA ocurren: a) Simultáneamente en los tres dominios b) Simultáneamente en bacterias y arqueas pero por separado en eucariotas c) Por separado en los tres dominios d) Simultáneamente en bacterias y por separado en eucariotas y arqueas
12.5.
Un operón es: a) Un conjunto de genes que se transcriben en un mRNA policistrónico y están sujetos a un sistema de regulación común b) Un conjunto de genes que se transcriben independientemente, pero que están sujetos a una regulación transcripcional común c) Un conjunto de genes que codifican toda la ruta degradativa o biosintética de su sustrato d) Un conjunto de agrupamientos génicos que dan lugar a mRNA policistrónicos y que están sujetos a regulación conjunta
12.2.
12.3.
12.6.
12.7.
Cajas TATA Cajas -35 Iniciadores Promotores
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Un regulón consiste en: a) Un sistema de regulación que implica varios operones, y que está controlado por un activador o represor común a todos ellos b) Un sistema de regulación que controla una cascada de factores σ c) Un conjunto de genes que se cotranscriben en un mRNA y que están corregulados de forma conjunta por varios reguladores d) Un conjunto de genes corregulados por el factor σ70
La transcripción se inicia en un punto anterior en 5′ a la zona codificante de los genes mediante el reconocimiento de secuencias específicas denominadas: a) b) c) d)
El sistema de inducción del operón de la lactosa por su sustrato (lactosa) puede ser considerado como: a) Un sistema simple de represor inactivado por unión a lactosa b) Un sistema simple de proteína activadora que se une al promotor tras la unión a un sustrato soluble c) Un sistema doble consistente en un represor que es inactivado por unión a lactosa y una proteína activadora que se une al promotor tras la unión a una molécula indicadora de estrés nutricional d) Un sistema triple de regulación positiva, mas regulación negativa y control por atenuación
En bacterias, los operones están formados por genes codificantes de enzimas frecuentemente implicadas en un mismo proceso metabólico que: a) Están agrupados y se expresan como un RNA policistrónico b) Están separados por regiones intergénicas dotadas de promotores propios c) Están agrupados, pero se expresan diferencialmente debido a la presencia de secuencias operadoras d) Están agrupados, pero se expresan diferencialmente debido a la presencia de secuencias terminadoras
Se denomina sistema de regulación positiva a aquel que: a) Es activado mediante la unión de un inductor a una proteína represora unida al operador, cambiando su conformación y provocando la pérdida de afinidad por el operador b) Es activado al desaparecer un represor y deshacerse de esta forma un complejo que estaba unido a un operador c) Es transcrito mediante la unión de una proteína activadora a una región próxima al promotor cuando aparece un inductor en el medio d) Es inducido por destrucción de una proteína represora mediante digestión proteolítica
ÔÔÔ 12.1.
En términos generales, las secuencias promotoras en bacterias son reconocidas:
12.8.
La utilización por E. coli de glucosa frente a otra fuente de carbono en medios definidos, provoca
27
CAPÍTULO IIIM
un tipo de crecimiento en dos fases denominado diáuxico. Este comportamiento nutricional está regulado por: a) El mantenimiento en forma inactiva de la proteína de activación catabólica (CAP) en presencia de glucosa b) La represión de los genes del catabolismo del sustrato alternativo c) La inhibición de las enzimas implicadas en la degradación del segundo compuesto por intermediarios de la glucolisis d) La activación del efecto represor ejercido por la proteína de acción catabólica unida a su efector 12.9.
12.13. Durante la síntesis de proteínas: a) Cada mRNA es leído por un solo ribosoma a la vez en eucariotas b) Cada mRNA es leído por un solo ribosoma a la vez en procariotas y eucariotas c) Cada mRNA es leído simultáneamente por varios ribosomas, en procariotas y eucariotas d) Cada mRNA es leído simultáneamente por varios ribosomas en procariotas, pero por uno solo en eucariotas 12.14. La síntesis de proteínas es un proceso continuo que puede ser artificialmente dividido en tres etapas. Decir qué afirmación es errónea. a) La Iniciación incluye el reconocimiento de los factores de iniciación y del triplete iniciador del mRNA y la unión del complejo de iniciación a la subunidad ribosómica menor b) El Ciclo de elongación incluye el reconocimiento del aminoacil-tRNA, la formación del enlace peptídico en el centro peptidiltransferasa y la translocación del producto c) La Terminación ocurre con el reconocimiento del codón de terminación, la ruptura del enlace peptidil-tRNA y la liberación del tRNA descargado d) Numerosos antibióticos interfieren con las distintas etapas de la traducción, tales como cloranfenicol, cefalosporina, estreptomicina, kanamicina, eritromicina, nistatina y tetraciclina
La regulación por atenuación: a) Ocurre a nivel traduccional, por oclusión del sitio de unión al ribosoma en el mRNA b) Ocurre a nivel transcripcional por la formación de una horquilla de terminación provocada por la unión de la RNA polimerasa a regiones próximas al extremo 5′ del mRNA c) Ocurre a nivel traduccional del ribosoma y es mediada por la velocidad de avance de las RNAsas sobre el extremo 5′ del mRNA d) Ocurre durante el acoplamiento entre transcripción y traducción como consecuencia de la velocidad de avance de los ribosomas leyendo el extremo 5′ del mRNA
12.10. En bacterias, las secuencias de DNA formadas por repeticiones invertidas separadas por 3 a 5 pares de bases y seguidas de una secuencia de timinas se denominan: a) b) c) d)
Terminadores dependientes de Rho Dianas de restricción Palíndromos de Shine-Dalgarno Terminadores independientes de Rho
ÔÔÔ 13.1.
a) b) c) d)
12.11. La precisión en la traducción del mRNA a proteínas depende: a) Únicamente de la fidelidad del ribosoma b) De la fidelidad conjunta del ribosoma junto con la fidelidad de las aminoacil-tRNA sintetasas c) Únicamente de la acción concertada de los factores de elongación d) Del porcentaje de G + C del mensaje a leer 12.12. Durante la síntesis de proteínas, cada aminoaciltRNA sintetasa une específicamente cada uno de los aminoácidos a: a) b) c) d)
28
Un RNA ribosómico El extremo 5′ de un único tRNA. El extremo 3′ de un único tRNA El extremo 3′ de cualquiera de los tRNA específicos de dicho aminoácido
Los sistemas de transferencia horizontal de genes entre bacterias se denominan:
13.2.
Transjugación, transformación y transducción Conjugación, transformación y transducción Electroporación, infección y lisogenia Recombinación, transposición e inserción
Al mezclarse dos tipos bacterianos se observa reiteradamente la transferencia de un marcador genético entre ellos. ¿Cómo podríamos distinguir entre un mecanismo conjugativo y una transformación natural? a) Subiendo la temperatura del ensayo, de forma que si se incrementara la frecuencia de transferencia podríamos deducir que se trata de una transformación b) Añadiendo detergentes que incrementarían la entrada de DNA en caso de transformación c) Añadiendo una proteasa que hidrolizaría los pili e impediría la transferencia en caso de conjugación
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mIntroducción a la Genética Bacteriana
ordenada en el tiempo, y éstos se integran en el cromosoma de la cepa receptora c) Se produce la transferencia del plásmido conjugativo unido a un fragmento del cromosoma del donador d) Se produce la transferencia del plásmido, que queda como episoma en el citoplasma, mientras que otros genes cromosómicos se transfieren al cromosoma del receptor
d) Añadiendo una DNAsa, que destruiría el DNA e impediría la transferencia si se tratara de transformación 13.3.
La capacidad de una bacteria para adquirir DNA exógeno de forma natural se denomina: a) b) c) d)
13.4.
Transformabilidad natural Latencia natural Competencia natural Estado F
En la mayor parte de los mecanismos de transformación natural conocidos: a) El sistema es constitutivo y sólo entra una de las cadenas del DNA b) El sistema es inducido por señales y sólo entra una de las cadenas del DNA c) El sistema es inducido por señales y entran las dos cadenas del DNA d) El sistema es constitutivo y entran las dos cadenas del DNA
13.5.
En la transducción generalizada, el virus implicado: a) Se integra al azar en el cromosoma y se excinde defectuosamente, llevándose fragmentos adyacentes de cromosoma b) Produce la destrucción del DNA en fragmentos que une al DNA propio durante el empaquetado en la cápsida c) Produce la destrucción del DNA en fragmentos que empaqueta en la cápsida generando partículas no infectivas d) Produce la destrucción del DNA en fragmentos que empaqueta en la cápsida generando partículas infectivas que pueden repetir y amplificar el ciclo
13.6.
Una transducción generalizada puede distinguirse de una especializada porque: a) El DNA de la bacteria donadora aparece roto en fragmentos pequeños tras la infección con el virus b) Se transfiere con la misma frecuencia cualquier marcador genético de la donadora a la receptora c) Se transfieren marcadores víricos generales d) La transducción generalizada es más sensible a DNAsas
13.7.
13.8.
En la conjugación entre una cepa Hfr a una F de E. coli: a) Se produce la transferencia del plásmido conjugativo, que aparece como tal en el citoplasma del receptor b) Se produce la transferencia del plásmido y de los genes del cromosoma de una forma
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Los plásmidos conjugativos suelen contener una serie de genes denominados tra que son necesarios para: a) b) c) d)
13.9.
La replicación del plásmido La integración del plásmido en el cromosoma La escisión del plásmido desde el cromosoma La transferencia del plásmido a la célula receptora
Los sistemas de modificación-restricción están formados: a) Por un par de enzimas que reconocen la misma secuencia, la primera metilándola y la segunda cortándola, y que tienen como función facilitar la recombinación homóloga b) Por un par de enzimas que reconocen la misma secuencia, la primera metilándola y después cortándola por la segunda, y que tienen como función distinguir el DNA propio del ajeno c) Por una única enzima que reconoce una secuencia de DNA específica, metilándola y cortándola a continuación, y que tiene como función distinguir el DNA propio del ajeno d) Por un par de enzimas que reconocen secuencias adyacentes, metilándola la primera enzima y cortándola la segunda, y que tienen como función distinguir el DNA propio del ajeno
13.10. En genética, se denomina vector de clonación a: a) Los plásmidos que se emplean para clonar genes exógenos b) Los virus que se emplean en la transferencia de genes por transducción c) Los virus que se emplean para provocar integraciones en el DNA cromosómico de DNA exógeno d) Cualquier elemento genético capaz de replicarse que pueda ser empleado para la introducción de un fragmento concreto de DNA en otro organismo 13.11. Un transposón es: a) Un fragmento de DNA que codifica una enzima capaz de reconocer sus extremos y de catalizar su inserción en otro fragmento de DNA
29
CAPÍTULO IIIM
b) Un fragmento de DNA con capacidad autorreplicativa c) Un fragmento de DNA que codifica genes de selección positiva (resistencia a antibióticos) y una enzima capaz de reconocer sus extremos y catalizar su inserción en otro fragmento de DNA d) Un virus cuyo ciclo pasa por la multiplicación y la inserción repetidas sobre el cromosoma de la bacteria que infecta
30
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
CAPÍTULO IV METABOLISMO Y OBTENCIÓN DE ENERGÍA
14 Reacciones de oxidación-reducción. Potenciales rédox y energía libre. Tipos de microorganismos en función de la fuente de energía y la fuente de carbono. Formas primarias de acumulación de la energía. Transportadores de electrones solubles y asociados a membrana. La protón-ATPasa.
15 Fermentación: concepto y tipos. Fosforilación a nivel de sustrato. Respiración: diversidad de donadores y aceptores externos de electrones. La fotosíntesis como sistema de regeneración de donadores de electrones. Tipos de fotosíntesis.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
31
CAPÍTULO IVM
14.1.
La forma más correcta para definir bien un organismo que utiliza compuestos orgánicos como fuente de energía es: a) b) c) d) e)
14.2.
La energía libre disponible en un proceso de óxido-reducción biológica depende de:
En condiciones estándar, ¿cuál de los siguientes pares rédox tiene mayor potencial energético como donador de electrones?
14.7.
14.8.
c) SO2 4 /H2S
14.4.
En un sistema de obtención de energía por respiración que emplea oxígeno como aceptor terminal de electrones, ¿cuál de las siguientes oxidaciones le permitirá obtener más energía? a) Fe2+ → Fe3+ b) NH+4 → NO2 c) SH → S0 d) H2 → 2H+ e) NADH → NAD+ f)
14.5.
HCOOH → CO2
En un sistema respiratorio que emplea H2 como donador primario de electrones, ¿cuál de los siguientes aceptores le permitiría teóricamente obtener mayor energía? a) NO3 b) Fe3+ c) SO2 3 d) CO2 e) Fumarato
32
14.9.
NAD+, FAD, quinonas NAD+, citocromos, sulfoferroproteínas Citocromos, quinonas y FAD Citocromos, sulfoferroproteínas y quinonas
¿Cuál de los siguientes tipos de transportadores de electrones aparece siempre asociado a la membrana citoplásmica de las bacterias? a) b) c) d)
b) NAD+/NADH + H+
e) 2H+/H2
De los siguientes compuestos, ¿qué grupo corresponde a transportadores de átomos de hidrógeno? a) b) c) d)
a) O2/H2O
d) Fe3+/Fe2+
La forma primaria de almacenar la energía liberada de cualquier proceso catabólico consiste en: a) La formación de enlaces de alta energía b) La formación de enlaces energéticos o la generación de un gradiente electroquímico a través de la membrana c) La formación de un gradiente de protones, que después se convierte en ATP a través de la protón ATPasa d) La formación de gradientes de protones o gradientes de sodio, que después se convierten en ATP a través de la protón ATPasa o de la sodio ATPasa
Heterótrofo Quimiorganótrofo Quimiolitótrofo Autótrofo Quimiótrofo
a) La diferencia entre el potencial rédox estándar del donador y el del aceptor de electrones del proceso b) La velocidad a la que se produce la transferencia c) La concentración de donador y aceptor de electrones d) La diferencia en potencial rédox y la concentración de donadores y aceptores de electrones 14.3.
14.6.
Quinonas Citocromos Sulfoferroproteínas NAD+
Tanto en respiración como en fotosíntesis, la generación de gradientes electroquímicos de protones: a) Está mediada por bombas de protones que consumen ATP b) Es consecuencia de la alternancia de transportadores de electrones y de átomos de hidrógeno completos c) Es resultado de la capacidad de los citocromos de tipo C para tomar protones del citoplasma y liberarlos al medio d) Es resultado del transporte de electrones desde el NADH + H+ al oxígeno
14.10. El resultado de la expulsión de protones a través de la membrana es: a) La generación de un gradiente electroquímico, básico en el exterior y ácido en el citoplasma b) La acidificación masiva del medio externo c) La formación de derivados de oxígeno altamente reactivos d) La acidificación del citoplasma e) La generación de un gradiente electroquímico, ácido en el exterior y básico en el citoplasma
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mMetabolismo y Obtención de Energía
b) Las bacterias fermentadoras no generan un gradiente electroquímico de protones sobre su membrana plasmática c) Las bacterias fermentadoras obligadas son altamente sensibles al oxígeno d) La energía de los procesos de fermentación se obtiene por fosforilación a nivel de sustrato o por generación de gradientes no dependientes del transporte de electrones
14.11. La protón ATPasa es una enzima: a) Presente únicamente en los microorganismos de metabolismo respiratorio, donde es empleada para generar el gradiente electroquímico de protones b) Presente únicamente en los microorganismos de metabolismo respiratorio, donde es empleada para generar ATP a partir del gradiente electroquímico de protones c) Presente tanto en microorganismos de metabolismo respiratorio como en los fermentativos, siendo empleada para obtener ATP d) Presente tanto en microorganismos de metabolismo respiratorio como en los fermentativos, siendo empleada para obtener ATP o para generar el gradiente electroquímico
15.5.
a) Se produce de forma constitutiva, pero sólo es activa cuando aparece nitrato en el medio de cultivo b) Se produce de forma constitutiva, pero solo se activa en ausencia de oxígeno y de nitrato c) Es inducible, y aparece en la membrana cuando desaparece el oxígeno y existe nitrato disuelto en el medio d) Es inducible, y aparece en la membrana en cuanto hay nitrato en el medio
ÔÔÔ 15.1.
La fermentación puede ser llevada a cabo por organismos que crecen como: a) b) c) d)
15.2.
15.6.
Etanol Fumarato Lactato Butirato Acetato
Existen algunas bacterias anaerobias de metabolismo fermentativo, como Syntrophomonas, que sólo pueden crecer en cultivos mixtos junto a arqueas metanógenas o bacterias reductoras de sulfato en presencia de sustratos tales como el butirato o el propionato. Esto es debido a que:
15.7.
Indicar cuál de las siguientes afirmaciones es correcta: a) La energía de los procesos de fermentación se obtiene siempre por fosforilación a nivel de sustrato
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Los procesos de oxidación aeróbica de amonio y de metano se asemejan en que: a) Ambos inician la degradación empleando una oxigenasa, en un proceso que consume energía b) Ambos procesos pueden ser llevados a cabo por las mismas especies bacterianas c) Ambos emplean cadenas transportadoras de electrones de parecida complejidad d) Ambos inician la degradación empleando una oxigenasa, en un proceso que genera energía
a) Comparten los mismos sustratos energéticos b) Las metanógenas emplean el CO2 que libera Synthrophomonas c) Syntrophomonas consume el H2 generado por las metanógenas d) Las metanógenas consumen el H2 generado por Syntrophomonas 15.4.
La fase inicial de la reducción de sulfato con fines asimilativos se distingue bioquímicamente de la respiratoria en que: a) El sulfato es modificado a adenosín fosfosulfato (APS) mediante enzimas citosólicas en asimilación, y de membrana en respiración b) El sulfato es modificado a fosfoadenosín fosfosulfato (PAPS) mediante enzimas citosólicas en asimilación, y de membrana en respiración c) El sulfato es modificado hasta PAPS en asimilación y a APS en respiración d) El sulfato es modificado a APS en asimilación y a PAPS en respiración
¿Cuál de los siguientes compuestos no puede ser empleado por las bacterias como sustrato de fermentación?: a) b) c) d) e)
15.3.
Fotoautótrofos Quimiolitótrofos y quimiorganótrofos Quimiorganótrofos Fotoheterótrofos
La nitrato reductasa responsable de la respiración anaeróbica de nitrato:
15.8.
La utilización quimiolitotrófica de sulfuros: a) Es un proceso necesariamente aeróbico b) Es un proceso necesariamente aeróbico en bacterias, pero anaeróbico en arqueas
33
CAPÍTULO IVM
c) Es un proceso que puede ser llevado a cabo tanto en presencia como en ausencia de oxígeno d) Es un proceso siempre anaeróbico debido a la rápida oxidación espontánea de los sulfuros 15.9.
Los pigmentos antena son: a) Conjunto de pigmentos que transfieren los electrones directamente a la cadena transportadora b) Conjunto de pigmentos que protegen al microorganismo de los efectos nocivos de la radiación UV c) Conjunto de pigmentos que captan energía de la luz y la transfieren a los centros de reacción d) Conjunto de pigmentos del centro de reacción implicados en la captación de electrones de la luz
15.10. Para la generación del gradiente electroquímico de protones en fotosíntesis cíclica, los microorganismos fotótrofos: a) Utilizan un donador de electrones exógeno de potencial rédox muy electronegativo b) Utilizan un donador de electrones endógeno de potencial rédox muy electronegativo y un aceptor externo de electrones muy electropositivo c) Utilizan un donador de electrones exógeno de potencial rédox muy electronegativo y un aceptor de electrones también externo y de potencial rédox electropositivo
34
d) Utilizan un donador de electrones endógeno de potencial rédox muy electronegativo y un aceptor de electrones también endógeno y de potencial rédox electropositivo 15.11. Con la excepción de las cianobacterias, las bacterias fotosintéticas requieren diversos donadores de electrones externos cuando crecen fotoautotróficamente. Esto es debido a que: a) Se requieren para generar un gradiente electroquímico de protones b) Se requieren electrones para reducir las formas tóxicas de oxígeno que se generan durante la fotosíntesis c) Los electrones son empleados para la obtención del reductor d) Los electrones son empleados para la reducción del agua 15.12. La generación del reductor necesario para la fijación de CO2 en la mayor parte de las bacterias quimiolitotróficas se produce mediante: a) El empleo de sustratos orgánicos como donadores externos de electrones b) La utilización de hidrogenasas solubles que donan los electrones al NAD+ de forma directa c) La utilización de donadores de electrones muy electronegativos para reducir el NAD+ d) La utilización de donadores de electrones de potencial más electropositivo que el par NAD+/NADH + H+ mediante consumo del gradiente de protones
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
CAPÍTULO V TAXONOMÍA Y DIVERSIDAD DE LOS ORGANISMOS PROCARIÓTICOS
16
Bacterias fotosintéticas. Tipo y disposición de los pigmentos fotosintéticos. Fotosíntesis anoxigénica y oxigénica. Bacterias verdes y rojas. Grupos principales y distribución. Las cianobacterias. Relevancia evolutiva. Grupos principales de cianobacterias. Fijación de N2 en cianobacterias.
17
Bacterias quimiolitótrofas. Bacterias nitrificantes. Nitrosobacterias y nitrobacterias. Bioquímica de la oxidación de amonio y nitrito. Distribución y relevancia en el ciclo del nitrógeno. Bacterias del azufre. Ruta e intermediarios en la oxidación de sulfuro. Grupos principales. Thiobacillus. Bacterias del hierro. Bacterias del hidrógeno.
18
Proteobacterias I: aerobias quimioorganótrofas. Diversidad del phylum Proteobacteria. Pseudomonas y géneros afines. Rizobios. Bacterias con prostecas. Bacterias con vainas (Sphaerotilus). Azotobacterias. Neisseria. Bacterias del ácido acético. Espirilos. Bdellovibrio. Mixobacterias. Rickettsias.
19 Proteobacterias II: anaerobias (facultativas y estrictas) quimioorganótrofas y phylum Bacteroides. Enterobacteriales y Vibrionales. Proteobacterias reductoras de sulfato. Género Bacteroides.
20 Bacterias Gram negativas no proteobacterias. Hipertermófilos más primitivos: Aquifex y Thermotoga. Deinococos. Espiroquetas. Planctomycetes: Planctomyces y Chlamidia.
21 Bacterias Gram positivas de bajo contenido en G + C. Diversidad del grupo. Productores de endosporas: Clostridium y Bacillus. Bacterias del ácido láctico. Importancia clínica e industrial. Staphylococcus. Clase Mollicutes (micoplasmas).
22
Bacterias Gram positivas de alto contenido en G + C. Características generales y diversidad de los actinomicetos. Bifidobacterias y propionibacterias. Orden Actinomycetales. Corinebacterias. Streptomyces. Importancia clínica e industrial.
23
Arqueas. Filogenia. Hábitats. Propiedades comunes y diferenciales con los dominios Bacteria y Eukarya. Phylum Euryarchaeota: metanobacterias, halobacterias, termococos y termoplasmas. Phylum Crenarchaeota: Sulfolobales y Thermoproteales.
24
Resumen de taxonomía. Comparación de los distintos grupos de procariotas: metabolismo, obtención de energía, respuesta frente al oxígeno, fijación de nitrógeno, movimiento, ciclos de los elementos, enfermedades, interés industrial, aislamiento e identificación.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
35
CAPÍTULO VM
16.1.
a) Estructuralmente ninguna, pero las primeras están en plantas y las segundas en bacterias b) Estructuralmente pequeñas, pero suficientes como para que las primeras absorban la luz a longitudes de onda menores que las segundas. c) Estructuralmente pequeñas, pero suficientes como para que las primeras absorban la luz a longitudes de onda mayores que las segundas. d) Estructuralmente importantes, siendo las primeras un anillo tetrapirrólico cerrado, mientras que es abierto en las segundas 16.2.
16.5.
Cianobacterias Bacterias verdes del azufre Heliobacterias Bacterias rojas independientes del azufre Bacterias verdes independientes del azufre Ninguno de éstos
¿ Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto a la asimilación de CO2 por organismos fotosintéticos? a) Ocurre a través del ciclo de Calvin en todos los casos
36
16.7.
Se ha aislado una bacteria anaeróbica, unicelular y de morfología bacilar, que es capaz de crecer fotoautotróficamente en presencia de sulfuros. Mediante ensayos bioquímicos y espectrofotométricos se ha determinado la presencia de un único fotosistema con máximo de absorción a 840 nm, y la microscopía electrónica ha mostrado la presencia de estructuras con forma de vesícula asociadas a la membrana citoplásmica. ¿A cuál de los siguientes grupos bacterianos es más probable que pertenezca? a) b) c) d) e)
16.8.
16.9.
Cianobacterias Bacterias verdes del azufre Bacterias rojas del azufre Bacterias verdes independientes del azufre Bacterias rojas independientes del azufre
La fijación del CO2 en Chloroflexus ocurre mediante: a) b) c) d)
¿Cuál de los siguientes grupos no incluye fotótrofos anaerobios? a) b) c) d) e) f)
Indicar cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto al fotosistema I de las cianobacterias: a) Recibe los electrones procedentes del fotosistema II b) Utiliza electrones procedentes del NADH + H+ c) Extrae electrones del agua d) a y b son ciertos e) a, b, y c son ciertos f) a y c son ciertos
La generación del poder reductor en la bacterias rojas del azufre ocurre: a) Por reducción directa del NADP+ desde un donador de potencial rédox estándar más electronegativo b) Por reducción del NADP+ desde un donador de potencial rédox estándar más electropositivo c) No se requiere la generación de poder reductor porque crecen fotoheterotróficamente d) El reductor se genera directamente desde el sulfuro, que actúa como donador de electrones mediante una sulfuro oxidorreductasa
16.4.
16.6.
Indicar cuál de las siguientes afirmaciones es correcta: a) La fotosíntesis anoxigénica es exclusiva de bacterias verdes y rojas b) Todas las bacterias verdes pertenecen al mismo grupo filogenético c) La fotosíntesis anoxigénica es más antigua en la evolución que la oxigénica d) La generación de poder reductor es obligada durante la fotosíntesis
16.3.
b) Genera una gran cantidad de poder reductor c) Sólo ocurre en presencia de luz d) Se realiza a través de distintas rutas dependiendo del grupo considerado e) Ocurre sólo en aquellos grupos que poseen carboxisomas f) Ninguna de estas respuestas es correcta
Las diferencias entre clorofilas y bacterioclorofilas son:
El ciclo El ciclo El ciclo La ruta
de las pentosas fosfato de Calvin reverso de los ácidos tricarboxílicos del hidroxipropionato
Las heliobacterias son a) Bacterias Gram negativas capaces de realizar fotosíntesis oxigénica b) Cianobacterias unicelulares c) Bacterias rojas independientes del azufre d) Bacterias verdes dependientes de azufre e) Bacterias fotosintéticas Gram positivas formadoras de endosporas
16.10. Adjudique cada uno de los géneros indicados a uno de los siguientes grupos bacterianos fotosintéticos: bacterias verdes del azufre (BVS), e
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
bacterias rojas y bacterias verdes se localiza respectivamente en:
independientes de azufre (BV), bacterias rojas dependientes (BRS) o independientes (BR) de azufre y cianobacterias (C): a) b) c) d) e) f) g) h)
a) Membrana citoplásmica, clorosomas, y tilacoides b) Tilacoides, invaginaciones de membrana, y clorosoma-membrana citoplásmica c) Cloroplastos, invaginaciones de membrana, y membrana citoplásmica d) Cromatóforo, invaginaciones de membrana y clorosomas
Chlorobium Ectothiorhodospira Rhodospirillum Chloroflexus Synechococcus Rhodobacter Prosthechochloris Nostoc
16.11. La fijación de nitrógeno en bacterias del orden Nostocales se produce en:
ÔÔÔ 17.1.
a) Todas las células, cuando se encuentran en ausencia de compuestos nitrogenados b) En células especializadas denominadas heterocistes que aparecen independientemente de cuál sea el medio de cultivo c) En células especializadas denominadas acinetos que aparecen en ausencia de compuestos nitrogenados d) En células especializadas denominadas heterocistes que aparecen en ausencia de compuestos nitrogenados
a) Son generalmente autótrofos b) Los compuestos orgánicos pueden inhibir el crecimiento autotrófico de las bacterias nitrificantes, de algunas oxidadoras de azufre, o hierro c) Obtienen ATP mediante la formación de un gradiente de protones d) Pueden generar ATP sin necesidad de un dador externo de electrones e) La síntesis de NADH está asociada a una cadena transportadora de electrones f) Son generalmente aerobios
16.12. Muchas cianobacterias acumulan formas de reserva de nitrógeno y carbono que: a) Se denominan clorifininas y están compuestos de diversos aminoácidos polimerizados de forma independiente de los ribosomas b) Se denominan cianofininas y están compuestas de polímeros de arginina y ácido aspártico c) Se denominan corpúsculos metacromáticos y sólo aparecen en cianobacterias fijadoras de nitrógeno d) Se denominan hormogonios y están formados por polímeros de glutamina y ácido glutámico e) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 16.13. En fotosíntesis, la mayor parte de la captación de luz corre a cargo de los denominados pigmentos antena, que según se trate de cianobacterias o de bacterias de fotosíntesis anoxigénica son mayoritariamente: a) b) c) d)
Carotenoides y bacterioclorofilas Ficobiliproteínas y carotenoides Ficobiliproteínas y bacterioclorofilas Ficobilina y ficoeritrina
Dentro del término bacterias quimiolitótrofas se engloban una serie de microorganismos de características taxonómicas, metabólicas y ecológicas muy diversas. Considerando los diferentes grupos, ¿cuál de las siguientes afirmaciones sería incorrecta?
17.2.
En términos generales, ¿cuál de las siguientes afirmaciones sería incorrecta respecto a las (eu)bacterias quimiolitótrofas? a) Obtienen la energía a partir de compuestos inorgánicos oxidados b) Obtienen el poder reductor mediante el transporte inverso de electrones c) Son aerobias, siendo el oxígeno el aceptor final de electrones d) Muchas son autótrofas, fijando el CO2 mediante el ciclo de Calvin-Benson e) Son las únicas bacterias capaces de crecer en un medio estrictamente mineral en ausencia de luz
17.3.
¿Cuál de los siguientes sustratos no puede ser utilizado por organismos quimiolitótrofos como fuente de energía y poder reductor? a) NH+4 (amonio) b) NO2 (nitrito) c) NO3 (nitrato) d) H2S /HS/S2 (sulfuros)
16.14. El aparato fotosintético se sitúa siempre sobre sistemas de membranas, que en cianobacterias,
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
e) S2O2 8 (tiosulfito, tiosulfato, tetrationito, tetrationato, etc.)
37
CAPÍTULO VM
f)
Fe2+ (hierro ferroso)
17.7.
g) H2 h) CO 17.4.
Señalar la respuesta falsa. El metabolismo quimiolitótrofo se encuentra tanto en el dominio Bacteria como en el Archaea. Organismos quimiolitótrofos son:
a)
Las bacterias oxidadoras del azufre b) Las bacterias oxidadoras del hierro c) Las bacterias nitrificantes d) Las carboxidobacterias e) Las arqueas metanogénicas f) Las arqueas termófilas dependientes del azufre
17.5.
Señalar la respuesta falsa. Clásicamente las (eu)bacterias quimiolitótrofas han sido estudiadas juntas por su capacidad de obtener energía a partir de compuestos inorgánicos. Sin embargo, desde un punto de vista taxonómico, su distribución es amplia, repartiéndose en diferentes grupos, tales como:
a) Nitrificación, cerrando el ciclo del nitrógeno en su etapa aerobia b) Eliminación de sulfuro de hidrógeno, que puede ser tóxico para otros seres vivos o generar problemas de biocorrosión c) Ser causantes, en algunos casos, de enfermedades importantes en el hombre y otros mamíferos d) Contaminación de aguas superficiales por metales pesados e) Eliminación del monóxido de carbono, compuesto tóxico generado en procesos industriales 17.8.
a) La mayor parte de las bacterias nitrificantes oxidadoras de nitrito (nitrobacterias) en las α-proteobacterias b) Las bacterias nitrificantes oxidadoras de amonio (nitrosobacterias) se sitúan en las β-proteobacterias c) El género Nitrospira (oxidador de nitrito) en el phylum Nitrospira d) Las bacterias oxidadoras de azufre pertenecen a las γ-proteobacterias, excepto algunas incluidas en las β-proteobacterias e) Las bacterias oxidadoras de hierro en las α-proteobacterias f) Las bacterias del hidrógeno y carboxidobacterias están distribuidas por diferentes grupos, mayoritariamente entre las proteobacterias, aunque algunas como la oxidadora de hidrógeno obligada Hidrogenobacter thermophilus está en el phylum Aquificae 17.6.
38
Nitrosomonas Nitrobacter Leptothrix Thiomicrospira Acidithiobacillus (Thiobacillus) Hidrogenobacter Beggiatoa Gallionella
Señalar la respuesta falsa. Las bacterias quimiolitótrofas tienen importantes aplicaciones biotecnológicas, tales como: a) Bacterias oxidadoras de azufre: recuperación de metales por biolixiviación b) Bacterias oxidadoras de hierro: recuperación de metales por biolixiviación c) Bacterias nitrificantes: descontaminación de aguas residuales d) Bacterias del hidrógeno o hidrogenobacterias: producción de hidrógeno utilizable como combustible alternativo e) Todas son falsas
17.9.
Señalar la respuesta falsa. El H2S es un contaminante de efluentes gaseosos y líquidos generados en determinadas industrias. Desde el punto de vista de la conservación de los recursos, lo ideal sería recuperarlo como azufre elemental (S0), materia prima con muchas aplicaciones. Esto podría hacerse tanto en biorreactores anaerobios como aerobios, por bacterias de los grupos: a) Bacterias incoloras del azufre con acumulación intracelular de S (v.gr. Beggiatoa) b) Bacterias incoloras del azufre con acumulación extracelular de S (v.gr. Thiobacillus) c) Bacterias verdes (v.gr. Chlorobium) d) Bacterias rojas (v.gr. Chromatium) e) Bacterias sulfatorreductoras (v.gr. Desulfovibrio) f) Arqueas termófilas dependientes de azufre (v.gr. Sulfolobus)
¿Cuál de los siguientes géneros no es quimilitótrofo? a) b) c) d) e) f) g) h)
Señalar la respuesta falsa. Las bacterias quimiolitótrofas juegan papeles ecológicos importantes tales como:
ÔÔÔ 18.1.
Las proteobacterias engloban buena parte de las bacterias Gram negativas, por lo que presentan
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
una enorme variedad morfológica, fisiológica, etc., siendo difícil hacer generalizaciones. Por ello, sólo una de las siguientes afirmaciones es cierta: a) Con respecto al oxígeno, son aerobias o anaerobias facultativas b) Con respecto a su forma de obtener energía, son quimiorganótrofos o fotosintéticos c) Incluyen a las bacterias rojas, por lo que las proteobacterias se denominan también como bacterias púrpuras d) Entre sus miembros se postula se pueda encontrar el antecesor de los cloroplastos e) Son tan diversas que, comparando las secuencias del rRNA 16S, se ha visto que no están relacionadas filogenéticamente entre sí 18.2.
Firmicutes Falsicutes Gracilicutes Mendosicutes Tenericutes
18.6.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Las pseudomonas, entendidas en un sentido amplio, poseen una gran importancia práctica por todas menos una de las siguientes características:
Sphaerotilus, actualmente incluida entre las comamonas (familia Comamonadaceae), es una bacteria con vaina que forma largos filamentos. Estos: a) Acumulan grandes cantidades de óxidos de hierro y manganeso, por lo que se utilizan en la depuración de aguas contaminadas con metales pesados b) Forman masas enmarañadas que dificultan la depuración aerobia de aguas residuales c) Acumulan exopolisacáridos sintetizados a partir de azúcares, por lo que causan problemas en la industria alimentaria d) Acumulan azufre, que puede luego ser recuperado como materia prima e) Acumulan fósforo, por lo que es útil en la descontaminación de aguas f) Causan problemas en la extracción de petróleo
18.7.
Los géneros Rhizobium y Agrobacterium están incluidos en la familia Rhizobiaceae. Por ello comparten muchas propiedades comunes, si bien una de las siguientes es falsa: a) Son Gram negativos b) Son aerobios c) Son móviles, con flagelación subpolar o degenerativamente perítrica d) Fijan nitrógeno e) Pueden tener vida independiente o están asociados a plantas
El antiguo género Pseudomonas ha sido subdividido en más de media docena de nuevos géneros. Los más interesantes son Burkholderia, Comamonas y Pseudomonas. Indicar cuál de las siguientes características no es común a la mayor parte de las especies incluidas en estos géneros: a) Incluidos en la subdivisión a de las proteobacterias b) Bacilos rectos
No esporulantes Movimiento por flagelación polar Metabolismo respiratorio Algunos utilizan nitrato como aceptor de electrones anaeróbicamente
a) Ser capaces de degradar un gran número de compuestos orgánicos, siendo importantes mineralizadores de la materia orgánica en condiciones aerobias b) Pueden ser patógenos importantes, tanto de animales como de plantas c) Son importantes productores de antibióticos d) Son muy útiles en experimentación, especialmente como herramienta en ingeniería genética e) Algunas están implicadas en el biodeterioro de alimentos
Pseudomonas y Bacillus son dos de los géneros arquetipos de bacterias aerobias. Sin embargo, algunas cepas incluidas en los mismos son capaces de respirar nitratos en ausencia de oxígeno. Esto es debido a que: a) El nitrato en disolución acuosa se comporta como un gas de propiedades físico-químicas semejantes al oxígeno b) Ambos compuestos aceptan un par de electrones en su reducción (NO3/NO2, ½O2/H2O) c) El potencial de reducción del nitrato es positivo, por lo que un medio con nitratos puede considerarse como oxidante (medio anóxico) d) Es habitual que una bacteria capaz de respirar oxígeno pueda llevar a cabo una respiración anaerobia, utilizando NO3, SO2 4 , CO2, Fe3+, etc. como aceptor de electrones
18.4.
18.5.
En la primera edición del Manual de Bergey de Bacteriología Sistemática se clasifican los procariotas en cuatro divisiones en función de la pared celular. Indicar cuál de los siguientes términos es incorrecto: a) b) c) d) e)
18.3.
c) d) e) f)
18.8.
Azotobacter fija nitrógeno: a) En simbiosis, asociado a plantas no leguminosas
39
CAPÍTULO VM
b) En simbiosis, asociado a leguminosas c) En vida libre, gracias a la formación de heterocistes d) En vida libre, gracias a una tasa respiratoria muy elevada e) En vida libre, gracias a la síntesis de azohemoglobina 18.9.
El género Neisseria se caracteriza por todas, salvo una, de las siguientes propiedades. Indicar cuál: a) b) c) d) e)
Gram negativo Aerobio En forma de cocos, que suelen formar parejas Quimiorganótrofo Causante de enfermedades tales como la meningitis y la sífilis
18.10. Una de las siguientes características atribuidas a las denominadas bacterias del ácido acético es falsa. Indicar cuál: a) Obtienen la energía para su crecimiento mediante la fermentación de azúcares o alcoholes a ácido acético b) Constituyen un problema para la industria alimenticia al ser causantes del agriamiento del vino y la cerveza c) Son muy resistentes a pHs bajos, lo que les permite eliminar la competencia de otros microorganismos d) Pueden ser suboxidantes (carecen de ciclo de Krebs funcional) o superoxidantes (poseen ciclo de Krebs) 18.11. La forma espiral se encuentra en diferentes géneros bacterianos. Los denominados de forma genérica espirilos (Spirillum, Aquaspirillum, Oceanospirillum, Azospirillum) presentan en común todas, salvo una, de las siguientes propiedades. Indicar cuál: a) Gram negativos b) Constituyen una de las subdivisiones de las bacterias, formando un phylum independiente c) Móviles d) Aerobios estrictos, normalmente microaerófilos e) Muchos de ellos son acuáticos, y algunos de éstos presentan magnetotaxis 18.12. Algunas bacterias, como Hyphomicrobium y Caulobacter, poseen prolongaciones celulares tales como prostecas y pedúnculos. ¿Cuál de las siguientes no es función de estas estructuras? a) Aumentar el área superficial, mejorando la eficacia para la obtención de nutrientes en medios oligotróficos
40
b) Proporcionar a la célula una capacidad de flotación extra, disminuyendo su velocidad de sedimentación c) Permitir el intercambio de material genético d) Favorecer la fijación a sustratos sólidos 18.13. Se quiere determinar el número de bacterias viables de un cultivo de Bdellovibrio. ¿Qué método podríamos utilizar? a) Medida espectrofotométrica de la densidad óptica del cultivo b) Utilización de un contador de partículas (contador de Coulter) c) Medida de la biomasa total del cultivo (peso seco) d) Siembra en placa de agar nutritivo e) Siembra en placa junto a bacterias hospedadoras que formen un césped f) Microscopía óptica o electrónica 18.14. Las mixobacterias (orden Myxococcales) forman un grupo filogenéticamente coherente con las bacterias reductoras del sulfato (d-proteobacterias). ¿Cuál de las siguientes respuestas no es una característica distintiva de las mismas? a) Se mueven por deslizamiento b) Responsables de la descomposición anaerobia de la materia orgánica en el suelo c) El tamaño de su genoma es de los mayores de los procariotas d) En ausencia de nutrientes forman unas estructuras complejas denominadas cuerpos fructíferos donde se forman las mixosporas e) La mayoría son bacteriolíticas o celulolíticas, excretando exoenzimas digestivas f) Actúan de forma cooperativa (como un organismo pseudomulticelular) para el movimiento, digestión de presas o producción de cuerpos fructíferos 18.15. Las mixobacterias se caracterizan por: a) b) c) d) e) f)
Ser fotosintéticas Ser todas anaerobias Forman endosporas Formar cuerpos fructíferos Movimiento por endoflagelos Ser parásitos intracelulares
18.16. Señalar la opción falsa. Las rickettsias fueron consideradas durante cierto tiempo como seres intermedios entre bacterias y virus. Hoy se encuentran incluidas en la subdivisión a-proteobacterias. Algunas de sus características distintivas son: a) Muy pequeñas, con un genoma también muy pequeño b) Largo tiempo de generación
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mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
c) Membrana plasmática muy permeable d) Parásitos intracelulares obligados e) Utilizan, mayoritaria aunque no exclusivamente, el ATP y NAD sintetizado por la célula hospedadora f) Tienen un ciclo celular complejo con participación de los denominados cuerpo elemental y cuerpo reticulado
f)
19.5.
ÔÔÔ 19.1.
Los géneros Escherichia y Salmonella están incluidos en la familia Enterobacteriaceae, por lo que comparten propiedades comunes, salvo: a) b) c) d)
Movilidad por flagelos perítricos Oxidasa negativa Catalasa positiva Parásitos del tracto intestinal de animales de sangre caliente e) Pueden ser agentes causales de intoxicaciones alimentarias 19.2.
¿Cuál de las siguientes enfermedades no es causada por enterobacterias? a) b) c) d) e)
19.3.
a) Enterobacteriaceae: bacilos rectos, normalmente móviles por flagelos perítricos, oxidasa negativa, habitantes de medios naturales o parásitos b) Vibrionaceae: bacilos curvos, móviles por flagelos perítricos, oxidasa positiva, habitantes de medios naturales (muy pocos patógenos) c) Pasteurellaceae: cocoides o pleomórficos, inmóviles, oxidasa positiva, parásitos de animales de sangre caliente 19.4.
La bioluminiscencia es una propiedad de algunos vibrios y fotobacterias que emiten luz verdeazulada. Una de sus siguientes características es falsa. Indicar cuál: a) La enzima clave es la luciferasa b) Es una reacción aerobia (oxidación de FMNH2 con O2) c) No precisa gasto de energía d) Las bacterias bioluminiscentes son acuáticas, generalmente marinas e) Es frecuente que sean simbiontes
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
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el el el el
oxígeno oxígeno e iluminar oxígeno y añadir materia orgánica oxígeno y bajar el pH
Las bacterias reductoras de azufre o sulfato (orden Desulfovibrionales) liberan H2S como producto de su actividad metabólica. Excepto una de las siguientes respuestas, el sulfuro de hidrógeno puede: a) Ser utilizado por quimiolitótrofos oxidadores de azufre b) Ser utilizado por fotosintéticos anaerobios c) Contribuir a aumentar el efecto invernadero d) Ennegrecer los sedimentos por precipitar sulfuro de hierro e) Causar problemas de toxicidad a otros microorganismos, plantas o animales
Gastroenteritis Diarrea hemorrágica Fiebres tifoideas Peste bubónica Tifus exantemático
Los bacilos Gram negativos anaerobios facultativos se dividen en tres familias, cuyas propiedades generales distintivas se describen a continuación. Indicar cuál contiene una característica incorrecta:
A partir de una muestra natural se está tratando de aislar un quimiolitoautótrofo que utiliza azufre como fuente de electrones. ¿Qué cambios habría que hacer en el medio para aislar bacterias capaces de utilizar azufre como aceptor de electrones (respiración de azufre)? a) b) c) d)
19.6.
La reducción en la emisión de luz de una de estas bacterias (Photobacterium phosphoreum) es un método normalizado para determinar la toxicidad de vertidos industriales
19.7.
Las bacterias sulfatorreductoras originan problemas de: a) b) c) d)
19.8.
Biodeterioro de alimentos Biocorrosión Intoxicaciones alimentarias Contaminación ambiental por lixiviación de metales pesados
Los bacteroides forman, junto con las esfingobacterias, uno de los phyla de las bacterias que se denomina Bacteroidetes. La familia Bacteroidaceae está constituida por organismos que comparten todas, salvo una, de las siguientes características. Indicar cuál: a) b) c) d) e) f)
Bacilares Gram negativos, no esporulantes Anaerobios obligados Quimiorganótrofos Capaces de respirar nitratos y sulfatos Forman parte de la microbiota natural del aparato digestivo de mamíferos ÔÔÔ
41
CAPÍTULO VM
20.1.
Aquifex y Thermotoga comparten todas, excepto una, de las siguientes características. Indicar cuál: a) Son hipertermófilos b) Son los organismos del dominio Bacteria más próximos al dominio Archaea c) Son quimiolitoautótrofos d) Se encuentran en áreas hidrotermales terrestres o marinas e) Son Gram negativos
20.2.
20.4.
Las espiroquetas se mueven por: a) b) c) d) e) f)
20.5.
Flagelos de inserción polar Flagelos de inserción subpolar Flagelos de inserción perítrica Endoflagelos Deslizamiento Son inmóviles
¿Qué grupos de bacterias se caracterizan por la presencia de un filamento axial? a) b) c) d) e) f) g)
42
20.7.
Mixobacterias Clostridios Espirilos Espiroquetas Rickettsias Cianobacterias Estreptomices
Algunos planctomicetos (v.gr. Pirullela) presentan una característica única entre los procariotas, como es que: a) Poseen una especie de pseudomembrana nuclear b) Tienen un metabolismo energético único basado en un sistema fotosintético que no se encuentra en otros seres vivos c) Su pared celular carece de mureína d) Tienen dos cromosomas
20.8.
Las espiroquetas se caracterizan por todas, excepto una, de las siguientes características: a) Constituir un phylum independiente de bacterias Gram negativas b) Carecer de flagelos externos c) Suelen vivir en medios de gran viscosidad d) Ser anaerobias (estrictas o facultativas) e) Móviles por flagelos periplásmicos (filamento axial) f) Muchas pueden formar asociaciones simbióticas con otros organismos g) Se ha propuesto que puedan ser el origen de los undilipodios (cilios/flagelos) eucarióticos
¿Cuál es la característica más distintiva de Planctomyces? a) Carece de pared celular b) Carece de mureína en la pared celular c) Carece de cadena transportadora de electrones d) Carece de citocromo c en la cadena transportadora de electrones
El género Deinococcus pertenece a la clase Deinococci, filogenéticamente independiente. Indicar cuál de las siguientes características es falsa: a) Filogenéticamente son próximos a las bacterias verdes no del azufre b) Aerobios c) Muy resistentes a las radiaciones d) La estructura de su pared celular se asemeja a la de las Gram negativos aunque su tinción es de Gram positivos e) Carecen de peptidoglicano en la pared celular f) Su hábitat natural no está claro
20.3.
20.6.
Las anamoxibacterias (v.gr. Brocadia anammoxidans) han sido descritas recientemente y se han incluido entre los Planctomycetes. Su característica más distintiva, única hasta el momento, es: a) b) c) d)
20.9.
Reducir nitratos aeróbicamente Oxidar amonio anaeróbicamente Acumular fósforo sin gasto de energía Acumular gránulos de poli-sulfato
Las clamidias son el único grupo de bacterias incapaces de sintetizar: a) b) c) d) e)
Peptidoglicano El grupo hemo ATP NADH Esteroles
20.10. Las clamidias comparten con los virus todas menos una de las siguientes características: a) Son parásitos intracelulares obligados b) Son incapaces de generar por sí mismas energía metabólica c) Poseen un sólo tipo de ácido nucleico d) Son filtrables 20.11. ¿Cuál de las siguientes características no es común a micoplasmas (Mycoplasma) y clamidias (Chlamydia)? a) b) c) d)
Ninguno pertenece a las proteobacterias Carecen de peptidoglicano Son parásitos intracelulares Poseen los genomas más pequeños del dominio Bacteria
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
menos una de las siguientes características. Indicar cuál:
20.12. Las citófagas o esfingobacterias (Sphingobacteriales) y mixobacterias (Myxococcales) tienen en común su movilidad por deslizamiento. Sin embargo se diferencian en muchas otras propiedades, tales como: a) Pertenecen a diferentes phyla b) Las primeras tienen un contenido en G + C bajo, mientras que en las segundas es alto c) Las primeras no forman cuerpos fructíferos y las segundas si lo hacen d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta e) Las respuestas a, b y c son correctas
a) Ser anaerobios estrictos b) Muchos son móviles, con flagelación perítrica c) Obtener su energía por fermentación, siendo habitual la producción de gas d) Sus esporas suelen ser deformantes (más anchas que la célula vegetativa progenitora) e) Pertenecer a la subdivisión de los Gram positivas con alto contenido en G + C 21.5.
ÔÔÔ 21.1.
Las bacterias Gram positivas con bajo contenido en G + C incluyen algunos géneros aparentemente inconexos (incluso con tinción de Gram negativa) pero filogenéticamente próximos. Entre éstos no se incluyen: a) Mycoplasma, carente de pared celular b) Streptococcus, del grupo de las bacterias del ácido láctico c) Desulfotomaculum, anaerobia reductora de sulfato d) Heliobacterium, fotosintética anaerobia e) Bifidobacterium, formadora de ácido láctico f) Epulopiscium, el procariota más grande conocido, en el límite de lo visible para el ojo (200-500 µm)
a) Un aminoácido se oxida y otro se reduce (reacción de Stickland) b) Se generan productos malolientes c) Se generan toxinas d) Se generan gases e) Se genera ATP 21.6.
Los géneros Bacillus y Clostridium se caracterizan por todas salvo una de las siguientes propiedades: a) Bacterias con desarrollo unicelular b) Positivos en la tinción de Gram cuando ésta se realiza sobre células en estado estacionario c) Quimiorganótrofos d) La mayoría, bacilares y, cuando son móviles por flagelos perítricos e) Formadores de estructuras de reposo denominadas endosporas
21.3.
21.4.
Bacillus subtilis B. cereus B. anthracis B. thuringiensis B. polymixa B. stearothermophilus B. pumilus / Otro bacilo
El género Clostridium está formado por bacterias bacilares, Gram positivas y esporulantes. Los clostridios se caracterizan por presentar todas
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Streptococcus pyogenes Pseudomonas aeruginosa Staphylococcus epidermis Serratia marcescens
Algunos géneros de bacterias Gram positivas producen ácido láctico cómo único o principal producto de su metabolismo, por lo que se denominan bacterias del ácido láctico. ¿Cuál de las siguientes propiedades no es característica del grupo? a) b) c) d)
No esporulantes Inmóviles La mayoría son patógenos Obtienen energía por fosforilación a nivel de sustrato e) Exigentes nutricionalmente f) No sintetizan grupo hemo, por lo que carecen de citocromos y catalasa g) Los géneros Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Lactobacillus y Leuconostoc se incluyen en este grupo
El carbunco es una enfermedad causada por: a) b) c) d) e) f) g)
¿Cuál de las siguientes especies no es un parásito oportunista? a) b) c) d)
21.7. 21.2.
Los clostridios son heterótrofos anaerobios. Muchos de ellos crecen fermentando aminoácidos. ¿Cuál de las siguientes propiedades no es característica de este proceso?
21.8.
Las bacterias del ácido láctico son: a) Anaerobias facultativas, pudiendo respirar en presencia de oxígeno b) Anaerobias estrictas, incapaces de descomponer el H2O2 c) Anaerobias aerodúricas, descomponiendo el H2O2 mediante la enzima catalasa (catalasa +) d) Anaerobias aerodúricas, incapaces de sintetizar el grupo hemo (catalasa )
43
CAPÍTULO VM
21.9.
menos una de las siguientes características. Indicar cuál:
Los lactobacilos son importantes para la industria alimenticia. Indicar cuál de las siguientes razones para ello es falsa: a) Causar deterioro de la cerveza, leche y carnes b) Ser causantes de intoxicaciones c) Utilizarse en la producción de vegetales fermentados, como chucrut y encurtidos (pepinillos, aceitunas) d) Utilizarse en la producción de quesos e) Utilizarse en la producción de leches agrias f) Utilizarse en la producción de ciertos embutidos cárnicos
a) Ser Gram positivos b) Su alto contenido en G + C c) Ser heterótrofos (aerobios, microaerófilos, facultativos o aerodúricos) d) Es frecuente que formen endosporas e) Formar filamentos, con mayor o menor extensión, en alguna etapa de su desarrollo f) Incluir importantes agentes mineralizadores de la materia orgánica 22.2.
21.10. Los estreptococos b-hemolíticos producen una toxina eritrogénica que causa lesiones vasculares superficiales y, algunas cepas, estreptolisinas que destruyen los leucocitos y dan lugar a la formación de pus. Indicar cuál de las siguientes enfermedades no es causada por estos organismos: a) b) c) d) e) f) g)
a) El primero fermenta azúcares con producción de ácido propiónico y el segundo con producción de ácido láctico b) El primero es catalasa + y el segundo catalasa c) Propionibacterium forma micelio de sustrato y Bifidobacterium no d) El primero se emplea en la fabricación de queso suizo y el segundo en la de leches fermentadas tipo yogures e) Aunque ambos pueden aislarse del tubo digestivo, el primero puede crecer en la piel y el segundo no
Impétigo Tracoma Escarlatina Erisipela Faringitis Neumonía Meningitis
21.11. Staphylococcus aureus comparte con Streptococcus pyogenes todas, menos una, de las siguientes características. Indicar cuál:
22.3.
a) Son cocos inmóviles b) Fermenta azúcares con producción ácido láctico c) Es catalasa negativo d) Produce hemolisinas
Carentes de peptidoglicano Pleomórficos Inmóviles en medio líquido De genoma muy pequeño Las bacterias de menor tamaño que tienen vida libre f) Aerobios o anaerobios facultativos g) Insensibles a los antibióticos inhibidores de la síntesis de proteínas ÔÔÔ 22.1.
44
Bajo la denominación genérica de actinomicetos (clase Actinobacteria) se engloban un grupo muy amplio de microorganismos que tienen en común todas
El suborden Corynebacterineae incluye los géneros Corynebacterium, Mycobacterium y Nocardia. En general: a) La mayoría son saprófitos del suelo b) Incluyen algún patógeno humano importante, como los causantes de la tuberculosis, lepra o difteria c) Pueden tener ácidos micólicos en su pared celular, lo que hace que algunos grupos sean ácido-alcohol resistentes d) Todas las respuestas anteriores son ciertas e) Todas son falsas
21.12. Una de las siguientes características no es propia de los micoplasmas. Indicar cuál: a) b) c) d) e)
Los géneros Propionibacterium y Bifidobacterium son bacilos Gram positivos, irregulares e inmóviles, con alto contenido en G + C. Indicar cuál de las siguientes diferencias es falsa:
22.4.
El botulismo y la difteria pueden provocar la muerte por: a) b) c) d) e)
22.5.
Asfixia Pérdida hemorrágica de sangre Pérdida masiva de agua y electrolitos Destrucción hística (de los tejidos) extrema Fiebres altas
¿Cuál de las siguientes enfermedades no es causada por actinomicetos (Gram positivos con G + C alto)? a) Difteria b) Tuberculosis c) Gangrena
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
d) Lepra e) Nocardiosis f) Dermatitis o tiñas 22.6.
23.4.
f)
Son Gram positivos Son aerobios Son heterótrofos Producen antibióticos Producen esporas (bien de resistencia o reproductivas) No es cierto que sean los predominantes. Es un artificio originado por los medios y métodos de aislamiento utilizados
23.5.
Es falso que los nichos ecológicos de las arqueas sean:
Todas las arqueas aisladas hasta el presente lo han sido de hábitats que podemos considerar extremos. Esto es debido a: a) Problemas técnicos relativos a las técnicas microbiológicas de enriquecimiento y aislamiento b) Su adaptación a este tipo de ambientes, reflejo de su antigüedad evolutiva c) Las propiedades de su pared y membrana (celular) d) La estructura de sus proteínas, especialmente las enzimas
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Las arqueas pueden dar positivo o negativo en la tinción de Gram. Sin embargo, ninguna posee peptidoglicano en la pared. Indicar en cuál de los siguientes grupos la composición de la pared celular es incorrecta: Methanobacterium: pseudomureína Methanosarcina: polisacáridos complejos Halobacterias: proteínas fibrilares Sulfolobus y la mayor parte de los termófilos: glucoproteínas e) Thermoplasma: sin pared
23.6.
a) Extremos: anaerobios, hipersalinos, termófilos, etc. b) Un legado de su antigüedad, recordando ambientes primitivos de la Tierra c) Únicos, no pudiendo ser colonizados por otros seres vivos d) Aunque restringidos, extendidos por toda la Tierra 23.2.
Es falso que las arqueas se asemejan a los eucariotas en:
a) b) c) d)
ÔÔÔ 23.1.
El tamaño celular La ausencia de orgánulos intracelulares La composición de la membrana celular El tamaño de los ribosomas El tamaño de los RNA ribosómicos Los RNA mensajeros policistrónicos
a) La presencia de una pseudomembrana nuclear b) La presencia de proteínas semejantes a las histonas y formación de estructuras tipo nucleosoma en algunas euriarqueotas c) Que el aminoácido iniciador de la síntesis de proteínas es metionina d) Que son sensibles a la toxina diftérica y a la α-sarcina e) El tipo y sensibilidad a inhibidores de la RNA polimerasa
Los géneros Bacillus y Streptomyces son predominantes en suelos. Se ha propuesto que tal abundancia es debida a que: a) b) c) d) e)
Es falso que las arqueas se asemejan a las bacterias en: a) b) c) d) e) f)
Indicar la respuesta falsa. El género Streptomyces es el más amplio del dominio Bacteria, incluyendo unas 500 especies. Dentro de esta gran diversidad podemos destacar que: a) Forman micelios aéreo y de sustrato b) En los conidios aéreos se forman cadenas de esporas móviles, denominadas zoosporas c) Son muy abundantes en el suelo, confiriéndole el olor característico a tierra mojada d) Son muy versátiles nutricionalmente, pudiendo degradar sustancias resistentes e) Sintetizan una gran variedad de antibióticos, algunos de uso clínico
22.7.
23.3.
Básicamente, de acuerdo con su metabolismo energético, los distintos grupos de arqueas son los que se indican a continuación, excepto uno. Señalar cuál: a) b) c) d)
Metanobacterias: quimiolitótrofos Halobacterias: fotosintéticos Termoplasmas: quimiorganótrofos Termococos (Thermococcales y Archaeglobales): quimiorganótrofos e) Termófilas sulfodependientes (Thermoproteales y Sulfolobales): quimiolitótrofos 23.7.
El phylum Euryarchaeota es muy amplio, englobando a todos menos uno de los siguientes grupos. Señalar cuál: a) Metanógenos (Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales) b) Halobacterias (Halobacteriales) c) Termoplasmas (Thermoplasmatales) d) Arcaeglobus (Archaeoglobales) e) Termococos (Thermococcales) f) Termoproteos (Thermoproteales)
45
CAPÍTULO VM
23.8.
Las metanobacterias son el grupo más amplio y conocido de las arqueas. Se trata de anaerobios estrictos con todas, menos una, de las siguientes características. Indicar cuál: a) Obtienen la energía formando metano, normalmente de forma quimiolitoautótrofa b) La síntesis de ATP siempre está unida a la metanogénesis, utilizando un mecanismo quimiosmótico c) Para reducir el CO2 con H2 hasta CH4 emplean una serie de cofactores que no se encuentran en ningún otro ser vivo d) Su pared celular está formada frecuentemente por pseudomureína e) Su membrana citoplasmática está formada por fitanol o bifitanol unidos al glicerol mediante enlace éter
23.9.
La diversidad de los metanógenos hace que sus hábitats, aún siendo siempre anaerobios, sean casi universales. Señalar en cuál de los siguientes no se las encuentra:
23.12. Los termoplasmas se caracterizan por: a)
23.13. Los crenarqueotas (phylum Crenarchaeota) tienen todos en común: a) Hábitats ácidos y calientes b) Son anaerobios c) Su metabolismo energético depende del azufre d) Son quimiorganótrofos 23.14. El término termoacidófilos carece de significado taxonómico. Fue acuñado para describir a las arqueas que vivían a altas temperaturas y bajos pHs. Esto incluye a:
a) Sedimentos acuáticos, tanto marinos como de agua dulce b) Rumen e intestino de animales c) Fuentes ácidas y calientes d) Digestores de aguas residuales 23.10. Las halobacterias se caracterizan por todas, salvo una, de las siguientes características: a) Su dependencia de elevadas concentraciones de sal en el medio donde viven b) Encontrarse en hábitats como las salinas marinas, el Mar Muerto, los denominados lagos de sosa (soda lakes), colonizar las salmueras de pescado, etc. c) Crecer a pHs neutros (v.gr. Halobacterium) o extremadamente alcalinos (Natronobacterium) d) Ser quimiorganótrofos aerobios e) Ser capaces de llevar a cabo una fotosíntesis basada en un tipo particular de bacterioclorofila f) Poseer pigmentos rojizos, tipo carotenoides, como protección frente a la elevada intensidad lumínica de sus hábitats 23.11. En un fondo marino, anaerobio, con emanaciones hidrotermales, presencia de CO2, H2, SO2 4 y algo de materia orgánica, podrían aislarse: a) b) c) d) e)
46
Metanobacterias y termoproteales Metanobacterias y arqueoglobales Metanobacterias y sulfolobales Sólo metanobacterias Ninguna de ellas
Carecer de pared celular b) Unos óptimos de temperatura muy elevados, por encima de los 80 °C c) Unos óptimos de pH próximos a la neutralidad d) Un metabolismo fermentativo e) Encontrarse filogenéticamente próximos a los sulfolobus
a) b) c) d) e) f)
Sulfolobus Sulfolobus Sulfolobus Sulfolobus Sulfolobus Sulfolobus
y y y y y y
Thermoplasma algunos metanógenos termófilos Thermoproteus Thermococcus Desulfurococcus Archaeglobus
23.15. Los dos géneros más estudiados del phylum Crenarchaeota son Sulfolobus y Thermoproteus. Ambos son termófilos, pero se diferencian en una de las siguientes características. Indicar cuál es la falsa: a) Sulfolobus utiliza el azufre como aceptor de electrones y Thermoproteus como donador b) El primero vive a pHs ácidos y el segundo neutros c) El primero es aerobio y el segundo anaerobio d) La pared celular de Sulfolobus está constituida por lipoproteínas e hidratos de carbono, siendo las células pleomórficas, y la de Thermoproteus por glucoproteínas, que forman una estructura rígida ÔÔÔ 24.1.
De los siguientes géneros indicar su forma principal de obtención de energía: respiración aerobia (RA), respiración anaerobia (Ra), quimiolitotrofía (QL), fotosíntesis oxigénica (FO), fotosíntesis anoxigénica (FA), fermentación (F), otro (O) Anabaena Bacteroides Chlamydia
Desulfovibrio Acetobacter Hidrogenobacter
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
Chlorobium Deinococcus Desulfotomaculum Halobacterium Nitrobacter Oscillatoria Pseudomonas Streptomyces Thiomicrospira 24.2.
Clostridium Thermoproteus Rhodobacter Mycoplasma Methanobacterium Lactobacillus Chromatium Rhizobium
24.7.
En los siguientes grupos de procariotas, indicar si son aerobias, anaerobias facultativas, anaerobias estrictas, anaerobias aerodúricas: Bacterias rojas del azufre Bacterias oxidadoras del azufre Bacterias reductoras de sulfato Enterobacterias Estreptococos Termococos Termoplasmas
24.4.
24.5.
Anabaena Thiobacillus Azomonas Agrobacterium Enterobacter
Indicar cuál de los siguientes grupos/géneros bacterianos no presenta movilidad por deslizamiento: Mixobacterias Bacterias verdes no del azufre Estreptomices Citófagas Cianobacterias (Oscillatoria) Enterobacterias Quimiolitótrofos del azufre (Beggiatoa) Heliobacterium Desulfonema
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Si hablamos de un organismo aerobio, autótrofo, que no necesita luz para crecer, probablemente nos estamos refiriendo a un/una: a) b) c) d) e) f)
pseudomona oxidador de azufre fijador de nitrógeno metanógeno reductor de sulfato cianobacteria
24.8.
Indicar el agente causal de las siguientes enfermedades (género y especie): blenorragia, difteria, escarlatina, fiebres de Malta, fiebres tifoideas, gangrena gaseosa, neumonía bovina, peste bubónica, sífilis, tifus exantemático, tos ferina, tracoma.
24.9.
De los siguientes géneros/especies, indicar aquellas que presentan un interés positivo desde el punto de vista industrial/tecnológico o agrícola:
De los siguientes organismos, indicar aquellos capaces de fijar N2 (no considerar las posibles excepciones): Xantomonas Gallionela Bradyrhizobium Clostridium pasteurianum Cianobacterias unicelulares Frankia
Indicar cuál de los siguientes géneros está involucrado en el ciclo del nitrógeno, del azufre, del hierro, del nitrógeno y del azufre, del azufre y del hierro, o no participa activamente en ninguno de ellos: Acetobacter Anabaena Beggiatoa Bradyrhizobium Chromatium Desulfuromonas Frankia Gallionella Leptospirillum Methanococcus Nitrococcus Nitrosomonas Sulfolobus Thiomicrospira Vibrio
Indicar cuál de los siguientes géneros no es capaz de obtener energía fotosintéticamente: Anabaena, Chlorobium Chloroflexus Chromatium Deinococcus Holobacterium Heliobacterium Oscillatoria Rhodospirillum
24.3.
24.6.
Anabaena azollae Azomonas Bacillus thuringiensis Brucella melitensis Corynebacterium glutamicum Clostridium acetobutylicum Gluconobacter Propionibacterium Pseudomonas aeruginosa Streptococcus pyogenes Sulfolobus Thiobacillus 24.10. Mediante pruebas de laboratorio sencillas, describe una clave de llaves dicótoma (SI/NO)
47
CAPÍTULO VM
para distinguir los siguientes géneros: Staphylococcus, Bacillus, Clostridium, Streptococcus y Pseudomonas (nota: la observación microscópica no permite separar con claridad Staphylococcus de Streptococcus). 24.11. Supongamos un cultivo mixto que contenga los siguientes microorganismos: Anabaena azollae,
48
Clostridium tetanii, Thiobacillus ferrooxidans, Halobacterium halobium, Mycoplasma pneumoniae, Sulfolobus solfataricus, Nitrococcus mobilis, Chromatium vinosum, Deinococcus radiodurans y Bacillus cereus. Indicar qué tipo de tratamiento, condiciones o medios de cultivo podrían emplearse para conseguir crecer cada uno de los organismos de la mezcla sin que crezca NINGUNO de los otros.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
CAPÍTULO VI ECOLOGÍA MICROBIANA
25 Interacciones de los microorganismos con el medio ambiente. Ciclos de los elementos: carbono, nitrógeno, azufre, hierro. Ambientes naturales: microbiología del aire, agua y suelos.
26 Interacciones entre microorganismos y con organismos superiores. Simbiosis. Comensalismo y mutualismo. Rumen. Otras simbiosis con animales. Microbiota natural del cuerpo: piel, vías respiratorias, tracto digestivo. Interacciones planta-microorganismo. Fijación de nitrógeno. Parasitismo. Conceptos.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
49
CAPÍTULO VIM
25.1.
Señalar la respuesta falsa. Los elementos necesarios para la vida sufren transformaciones cíclicas. Estos ciclos incluyen formas orgánicas e inorgánicas y diferentes estados de oxidación de los distintos elementos. El ecosistema terrestre hay que considerarlo pues, en un sentido global, como un sistema cerrado para la materia pero abierto para la energía. La energía necesaria para realizar estos procesos deriva, en uno u otro caso, de: a) La luz solar b) La oxidación de sustratos orgánicos con oxígeno c) La oxidación de sustratos inorgánicos con oxígeno d) La reducción de sustratos orgánicos o inorgánicos e) La oxidación de sustratos orgánicos o inorgánicos con aceptores oxidados alternativos al oxígeno (alternativa: con compuestos tales como Fe3+, NO3, SO2 4 , CO2)
25.2.
50
25.5.
Señalar la respuesta falsa. En líneas generales, se puede afirmar que el CO2 es mayoritariamente liberado a la atmósfera mediante procesos de combustión: respiración o a través de combustibles fósiles. Sin embargo, existen múltiples procesos para retirarlo de la misma, tales como: a) b) c) d)
Fijación por organismos fotosintéticos Metanogénesis Fermentación Disolución en agua para formar bicarbonatos y carbonatos e) Secuestro en forma de carbono inorgánico (carbonatos) por organismos acuáticos f) Secuestro como carbono orgánico (turberas) para dar posteriormente depósitos inorgánicos (combustibles fósiles) 25.6.
Señalar la respuesta falsa. Los microorganismos participan activamente en los ciclos de los elementos. Su elevada actividad es debida a su: a) Alta relación área/volumen, lo que permite que los potenciales sustratos extracelulares estén próximos a las enzimas b) Pequeño tamaño, que hace que puedan asimilar sustratos también muy pequeños c) Elevado número y biomasa global d) Gran ubicuidad, ocupando todo tipo de nichos ecológicos e) Alta velocidad de desarrollo (tasa de crecimiento) f) Enorme versatilidad metabólica, lo que les permite en su conjunto utilizar cualquier compuesto orgánico natural y ciertos compuestos inorgánicos
Señalar la respuesta falsa. A pesar de su pequeña concentración en la atmósfera (0,03% en volumen), el CO2 juega un papel clave en el ciclo del carbono. Su fijación e incorporación a compuestos orgánicos tiene lugar por medio de: a) Eucariotas fotosintéticos, cianobacterias y (eu)bacterias quimiolitoautótrofas: ciclo de Calvin b) Bacterias rojas: ciclo de las pentosas fosfato c) Bacterias verdes y arqueas dependientes de azufre: ciclo de Krebs en sentido inverso o reductor d) Arqueas metanogénicas: ciclo del acetato activo, también llamado del acetil-CoA e) Quimiorganótrofos: incorporación al ácido pirúvico para formar ácido oxalacético
Señalar la respuesta falsa. Debido al pequeño tamaño de las bacterias, sus hábitats también pueden serlo (micronichos). Estos microambientes, por ejemplo en torno a un grano de suelo, presentan una serie de características favorables para el desarrollo de los microorganismos, tales como: a) Condiciones físico-químicas (v.gr. distinto nivel de oxígeno) b) Condiciones nutricionales (v.gr. acumulación de nutrientes) c) Permitir interacciones sintróficas entre microcolonias d) Evitar la depredación por bacterias o protozoos e) Favorecer la cooperación de cara a la degradación de un compuesto
25.3.
25.4.
Señalar la respuesta falsa. A pesar de su abundancia en la atmósfera (80% de N2), sólo el nitrógeno combinado con H, con O, o con materia orgánica es asequible a la mayor parte de los seres vivos, constituyendo muchas veces un factor limitante para el crecimiento. La mayor parte de las etapas involucradas en el ciclo del nitrógeno implican procesos de oxido-reducción que sólo pueden ser llevados a cabo por microorganismos. Estos procesos incluyen: a) Nitrificación, dando lugar a nitrato b) Desnitrificación, que siempre da lugar a amonio c) Asimilación aerobia, dando lugar a N orgánico d) Asimilación anaerobia, que da igualmente lugar a N orgánico e) Fijación, por la que se obtiene N orgánico f) Amonificación, que conduce a la formación de amonio
25.7.
Señalar la respuesta falsa. Desde un punto de vista teórico (puesto que se trata de un ciclo)
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mEcología Microbiana
podríamos considerar al amoniaco (NH3) o ión amonio (NH+4) como el elemento central del ciclo del N. Algunas consideraciones a realizar son: a) Su acumulación resulta tóxica para los seres vivos b) Su presencia excesiva en las aguas conduce a una disminución en el oxígeno disuelto en las mismas debido al proceso de nitrificación c) Aparece como resultado de los procesos de descomposición (amonificación), tanto aerobia como anaerobia, de la materia orgánica d) Se forma tras la fijación de N2 gaseoso, proceso que es estrictamente anaerobio e inhibido por la presencia de O2 e) Puede pasar a formar parte de la materia viva gracias a la capacidad de asimilación de plantas y bacterias f) Se transforma en formas de nitrógeno más oxidadas mediante el proceso de nitrificación, el cual (al igual que sucede con la fijación de N2) es un proceso muy caro, energéticamente hablando, que precisa un gasto de energía metabólica considerable 25.8.
Señalar la respuesta falsa. La gran cantidad de nitrógeno gaseoso que existe en la atmósfera y la, comparativamente, baja cantidad que hay combinado en la superficie de la tierra, indican que la fijación del nitrógeno es el paso limitante del ciclo. Y ello, a pesar de que numerosos grupos de bacterias son capaces de hacerlo, tales como: a) De vida libre fotosintéticas aerobias (v.gr. cianobacterias) b) De vida libre fotosintéticas anaerobias (v.gr. bacterias verdes) c) De vida libre heterótrofas aerobias (v.gr. azotobacterias) d) De vida libre heterótrofas anaerobias (v.gr. algunas sulfatorreductoras y clostridios) e) Simbióticas fotosintéticas aerobias (v.gr. cianobacterias) f) Simbióticas fotosintéticas anaerobias (v.gr. bacterias rojas) g) Simbióticas heterótrofas aerobias (v.gr. rizobios) h) Simbióticas heterótrofas anaerobias (v.gr. Citrobacter)
25.9.
Señalar la respuesta falsa. La desnitrificación supone una importante etapa reductora del ciclo del nitrógeno. Sobre ella podemos afirmar que: a) Se trata de un proceso anaerobio que puede ser llevado a cabo por (eu)bacterias anaerobias estrictas o facultativas b) Siempre tiene lugar en ambientes (ecosistemas) anaerobios o anóxicos
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
c) Salvo excepciones, y puesto que se trata de una respiración, es necesaria la presencia de materia orgánica que actúa como dadora de electrones y se oxida a CO2 d) Desde un punto de vista ecológico, la desnitrificación es un proceso no deseable, pues supone una merma de los recursos del sistema e) Desde un punto de vista biotecnológico, la desnitrificación es un proceso deseable, pues permite mejorar la calidad de las aguas residuales 25.10. ¿Cuál de los siguientes géneros no está involucrado en el ciclo del nitrógeno? a) b) c) d) e) f)
Bradyrhizobium Acetobacter Nitrosomonas Anabaena Nitrococcus Frankia
25.11. Señalar la respuesta falsa. El ciclo del azufre presenta una enorme complejidad debido a la superposición de procesos químicos y biológicos y a los numerosos estados de oxidación en los que puede encontrarse el azufre, si bien sólo los estados 2 (H2S, HS-, R-SH), 0 (S elemental) y +6 (SO2 4 ) aparecen de forma significativa en la naturaleza. Algunas de las etapas y grupos de (eu)bacterias involucradas son: a) Oxidación del H2S a S0 por bacterias quimiolitótrofas aerobias b) Oxidación del S0 a SO2 4 por bacterias quimiolitótrofas aerobias c) Oxidación de H2S a S0 por bacterias fotosintéticas aerobias d) Reducción del SO2 4 a H2S por bacterias quimiorganótrofas anaerobias 0 e) Reducción del SO2 4 a S por bacterias quimiorganótrofas anaerobias f) Reducción del S0 a H2S por bacterias quimiorganótrofas anaerobias 25.12. Señalar la respuesta falsa. La reducción desasimilativa de sulfato conduce a la formación de H2S. Algunas de las características del proceso y los microorganismos que lo realizan son: a) Es realizada por bacterias reductoras de sulfato, un grupo de organismos anaerobios estrictos ampliamente distribuido b) A pesar de su ubicuidad en hábitats anaerobios, la actividad de estas bacterias está limitada por la escasez de sulfato o de materia orgánica c) La contaminación de aguas, especialmente sedimentos marinos, con materia orgánica puede conducir a la liberación de grandes
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CAPÍTULO VIM
cantidades de H2S pues la tasa de reducción de sulfato está limitada por la cantidad de carbono disponible d) El H2S tiene un alto interés ecológico: por una parte es tóxico para los seres vivos, mientras que por otra es necesario para algunos grupos de bacterias quimiolitótrofas y fotosintéticas e) Una de las formas usuales por las que se elimina el exceso de H2S en la naturaleza es precipitándolo con un metal: en medios terrestres, con hierro (FeS), y en medios marinos, con sodio (Na2S). Debido al elevado contenido de éste último en los océanos, el H2S libre es muy pequeño, por lo que no se desarrollan en él bacterias rojas y verdes del azufre 25.13. ¿Cuál de los siguientes géneros de (eu)bacterias no está involucrado en el ciclo del azufre? a) b) c) d) e) f)
Beggiatoa Chlorobium Chromatium Desulfuromonas Thiomicrospira Vibrio
25.14. ¿Cuál de los siguientes géneros de arqueas no depende del azufre para obtener energía? a) b) c) d) e) f)
Archaeoglobus Pyrodictium Sulfolobus Thermococcus Thermoplasma Thermoproteus
25.15. Señalar la respuesta falsa. El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, aunque sólo una pequeña fracción está disponible para los ciclos biogeoquímicos. Sobre sus cambios de oxidación podemos afirmar que: a) El Fe(III) se reduce tanto químicamente como por respiración anaerobia b) El Fe(II) se oxida tanto químicamente como por quimiolitotrofía c) A pH neutro, el oxígeno oxida rápidamente al Fe(II), lo que hace difícil que los microorganismos puedan utilizarlo a estos pHs como fuente de energía d) A pHs ácidos el Fe(II) es estable, por lo que puede ser utilizado por bacterias acidófilas e) En ambientes anaerobios algunas bacterias pueden oxidar materia orgánica utilizando el Fe(III) como aceptor final de electrones, reduciéndose a Fe(II) y Fe(0) f) En presencia de oxígeno, algunas bacterias y arqueas pueden oxidar el Fe(II) a Fe(III) obteniendo de ello la energía para su crecimiento
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25.16. Señalar la respuesta falsa. Una de las formas más abundantes del hierro en la naturaleza es la pirita (FeS2), si bien también puede encontrarse como limonita (Fe(OH)3), etc. La oxidación de la pirita mediante el proceso de biolixiviación es de gran interés tanto industrial como ecológico. Sobre ella podemos decir que: a) El ataque inicial, en presencia de oxígeno, da lugar a la liberación de Fe(II) y a la aparición de sulfato, lo que acidifica el medio y permite el desarrollo de microorganismos como Acidithiobacillus (Thiobacillus) ferrooxidans y Sulfolobus solfataricus (a alta temperatura) b) Estos organismos oxidan ahora el Fe(II) a Fe(III), obteniendo energía metabólica del proceso c) El Fe(III) actúa como un potente oxidante químico, oxidando el azufre de la pirita u otros sulfuros metálicos (v.gr. calcopirita: Cu2S, covelita: CuS) liberando el catión (v.gr. Cu(II)) d) Estos cationes metálicos son ahora solubles en medio ácido, por lo que pueden recuperarse (biominería) e) La biominería es siempre más rentable que la minería tradicional, por lo que debería utilizarse este proceso siempre independientemente de la riqueza de la mena de mineral f) Uno de los graves problemas del proceso de biolixiviación es la generación de efluentes muy contaminados con metales pesados y un pH muy ácido 25.17. Señalar la respuesta falsa. La atmósfera (el aire) es un medio hostil para el desarrollo de microorganismos, sin verdaderas poblaciones autóctonas. Esto es debido a una serie de causas, tales como: a) b) c) d) e) f)
Alta intensidad luminosa Grandes variaciones de temperatura Baja concentración de materia orgánica Escasez de nutrientes Escasez de agua disponible Importante presencia de depredadores en el polvo en suspensión
25.18. Señalar la respuesta falsa. Dada la enorme diversidad existente entre aguas marinas (someras y profundas, costeras y océano abierto) y dulces (lagos y ríos) es difícil establecer generalidades. Algunas afirmaciones que podemos hacer son: a) La producción primaria en la zona oceánica pelágica es baja debida a la falta de nutrientes minerales. Esto hace que la densidad microbiana sea muy pequeña (puede ser tan baja como 1-102 bacterias/mL)
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b) El 75% del volumen del océano se encuentra por debajo de los 1.000 m de profundidad, donde las presiones pueden alcanzar hasta las 400 atmósferas. En estas regiones se desarrollan bacterias denominadas halófilas, capaces de soportar o incluso requerir estas enormes presiones. c) En aguas dulces no contaminadas, el número de microorganismos es bajo (10-102 bacterias/mL), predominando bacterias saprofíticas, tales como Pseudomonas, Bacillus, Proteus, etc. d) Si las aguas están contaminadas, las bacterias anteriores pueden llegar a consumir todo el oxígeno disuelto volviendo el medio anóxico, con la aparición de enterobacterias, reductoras del sulfato, bacterias rojas y verdes, Clostridium, etc. e) En algunos lagos puede producirse una estratificación, normalmente estacional, con la aparición de una capa superior (el epilímneon) caliente y con oxígeno, y una inferior (el hipolímneon) fría y anóxica 25.19. Señalar la respuesta falsa. La columna de Winogradsky constituye un microcosmos que es un excelente modelo para estudiar la interacción de nutrientes y microorganismos a lo largo de una columna de agua vertical, tal y como se daría en un lago. En ella encontramos (desde el fondo hasta la superficie): a) Zona anaerobia, con predominio de anaerobios estrictos, tanto fermentadores (v.gr. Clostridium) como respiradores anaerobios (v.gr. sulfatorreductores como Desulfovibrio) b) En esta zona se liberan gases: H2S, CO2, CH4, y productos orgánicos de fermentación que ascienden por la columna c) Las bacterias fotoautótrofas verdes (v.gr. Chlorobium) y rojas (v.gr. Chromatium) utilizan el CH4 en presencia de luz y forman dos bandas de color verde y rojo, respectivamente d) A continuación, las bacterias fotoheterótrofas rojas no del azufre (v.gr. Rhodobacter) utilizan la materia orgánica y la luz y se desarrollan en una amplia zona aún predominantemente anaerobia de color pardo e) Ya en la zona aerobia, se desarrollan bacterias quimiolitótrofas incoloras del azufre que utilizan el H2S en presencia de oxígeno, tales como Beggiatoa y Thiothrix f) En la parte superior de la columna se desarrollan cianobacterias y algas diatomeas 25.20. Señalar la respuesta falsa. El agua favorece el desarrollo de poblaciones de microorganismos que no son frecuentes en medios terrestres.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Centrándonos exclusivamente en la zona aerobia podemos citar bacterias: a) b) c) d)
Con vaina, v.gr. Sphaerotilus y Leptothix Con prosteca, v.gr. Caulobacter Deslizantes, v.gr. Flexibacter Oxidadoras de sulfuro de hidrógeno, v.gr. Beggiatoa e) Nitrificantes oxidadoras de amonio, v.gr. Nitrococcus mobilis f) Desnitrificantes, v.gr. Pseudomonas denitrificans g) Cianobacterias, v.gr. Spirulina, Anabaena 25.21. Uno de los parámetros más utilizados para determinar el estado de un agua es la demanda bioquímica de oxígeno (DBO): cantidad de O2 disuelto que los microorganismos necesitan para oxidar la materia orgánica presente biodegradable. Sin embargo no sólo la materia orgánica contribuye a la DBO. Otros compuestos pueden también ser oxidados por las bacterias y contribuir de manera significativa a la misma. Señalar cuál/cuáles de los siguientes compuestos lo hacen. Sólo una respuesta es cierta. a) b) c) d) e)
CO2 y carbonatos Sulfuros y sulfatos Amoníaco/amonio Metano Oligoelementos
25.22. ¿Cuál de los siguientes géneros bacterianos no debería encontrarse de manera habitual en un lago?: a) b) c) d) e) f)
Chromatium Desulfovibrio Nitrobacter Pseudomonas Salmonella Spirulina
25.23. Señalar la respuesta falsa. En el suelo ocurren gran parte de los procesos claves que determinan el funcionamiento del ecosistema terrestre y del ciclo global de los elementos. Además, constituye el hábitat natural principal de los microorganismos. Debido a su extrema complejidad es difícil hacer generalizaciones, pero podemos afirmar que: a) La mayoría de las bacterias se encuentran sobre la superficie de las partículas del suelo, formando microcolonias o biopelículas, y en los microporos. Se trata de disminuir la posibilidad de ser ingeridas por los protozoos b) En el suelo pueden encontrarse multitud de micronichos, siendo posible encontrar en pocos milímetros de distancia ambientes aerobios, microaerófilos y anaerobios
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CAPÍTULO VIM
c) Los fenómenos de adsorción, tanto de microorganismos como de nutrientes, a partículas cargadas, como arcillas y humus, juegan un papel destacado en el establecimiento de biopelículas y gradientes nutricionales, de oxígeno, etc. d) A pH neutro la mayor parte de los componentes sólidos del suelo, incluyendo los microorganismos, están cargados negativamente e) La temperatura del suelo es otro factor que determina la actividad de los seres vivos en los mismos y el equilibrio entre la producción de materia orgánica por las plantas y la descomposición por los microorganismos. A bajas temperaturas ambos procesos están equilibrados, mientras que al elevar la temperatura se produce un predominio de la producción sobre la descomposición
26.1.
a) Comensalismo: un simbionte (comensal) se beneficia mientras que el otro (hospedador) no obtiene beneficio ni perjuicio b) Ejemplo de comensalismo son los líquenes, en los que el hongo se beneficia de la producción primaria de las algas c) Mutualismo: ambos simbiontes obtienen beneficio mutuo d) Ejemplo de mutualismo es la relación entre bacterias sintróficas (v.gr. Syntrophomonas, Syntrophobacter) que producen H2 y arqueas metanogénicas o bacterias sulfatorreductoras que consumen el H2 e) Parasitismo: un simbionte vive a expensas del hospedador al que causa algún daño f) Ejemplo de parasitismo es Streptococcus pyogenes que causa en el hombre multitud de enfermedades (impétigo, escarlatina, erisipela, faringitis, sepsis puerperal, etc.)
25.24. Señalar la respuesta falsa. La población microbiana de un suelo puede ser muy alta, llegando a alcanzarse una densidad bacteriana de 108-109 bacterias por gramo de suelo. Sobre las bacterias que lo habitan podemos decir que: a) La mayor parte de las bacterias del suelo han podido ser cultivadas en el laboratorio, por lo que se trata de un hábitat cuya diversidad microbiana se conoce bastante bien b) Uno de los grupos más numerosos y, en buena parte desconocido, es el de las bacterias Gram positivas con cierto desarrollo miceliar, tales como corineformes, actinobacterias, nocardiformes, y bacterias filamentosas verdaderas o actinomicetos c) El otro grupo de bacterias Gram positivas, aquellas que tienen un contenido en G + C bajo, también están ampliamente representadas, especialmente por los formadores de endosporas Bacillus y Clostridium d) Puesto que los géneros Streptomyces y Bacillus parecen ser predominantes en los suelos y son importantes productores de antibióticos se ha propuesto que esto supone una ventaja evolutiva al disminuir la competencia e) Entre los Gram negativos destacan las Pseudomonas y géneros afines, muy fácilmente cultivables al responder rápidamente a medios de cultivo ricos en sustratos fácilmente biodegradables (organismos zimógenos) f) Recientemente se ha visto que el suelo es también el hábitat natural de nuevos grupos de arqueas (Crenarqueotas) si bien por el momento no ha podido aislarse ninguna de ellas ÔÔÔ
54
Señalar la respuesta falsa. Se entiende por simbiosis la asociación de dos o más seres vivos distintos. Esta asociación puede ser opcional u obligatoria, ectosimbiótica o endosimbiótica. Hay tres tipos de relaciones simbióticas:
26.2.
Señalar la respuesta falsa. Una de las asociaciones simbióticas más conocida es la que tiene lugar en el estómago de los rumiantes (rumen). En términos generales, sobre el rumen y el metabolismo de los organismos implicados se puede decir que: a) El rumen es una auténtica cámara de incubación microbiana donde se establecen ciclos alternantes de condiciones aerobiasanaerobias y la población microbiana puede alcanzar densidades de hasta 1011-1012 organismos por mL b) Los diversos hidratos de carbono que constituyen la dieta de los rumiantes se degradan hasta la glucosa gracias a la acción de celulasas excretadas por los microorganismos. c) La glucosa penetra en el citoplasma bacteriano, mediante un sistema de translocación de grupos, donde se transforma en fructosa-6-P que sigue la ruta glucolítica de Embden-Meyerhof hasta piruvato d) El piruvato es utilizado por diversas bacterias fermentadoras, produciendo hidrógeno y ácidos grasos volátiles (fórmico, acético, propiónico y butírico) e) La metanobacterias (v.gr. Methanobacterium ruminantium) utilizan el H2 y CO2 y forman metano, que es expulsado al exterior f) Los ácidos grasos pasan al torrente circulatorio del animal donde son empleados como combustible metabólico
26.3.
Señalar la respuesta falsa. Otras relaciones simbióticas con animales incluyen relaciones de
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
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microorganismos con invertebrados y organismos marinos. Algunas que podemos citar son: a) Protozoos con termitas para degradar celulosa b) Bacterias fosforescentes (v.gr. Phobacterium, Vibrio) con peces lo que facilita a éstos formar cardúmenes c) Bacterias oxidadoras del azufre (v.gr. Thiomicrospira) con gusanos pogonóforos vestimentíferos tubiformes de las chimeneas negras, actuando las primeras como productores primarios en tales ambientes d) Arqueas metanogénicas con moluscos bivalvos, para la utilización de metano en fondos arenosos ricos en petróleo e) Algas con invertebrados marinos como medusas, esponjas o corales, suministrando a éstos nutrientes, favoreciendo la calcificación, etc. 26.4.
e) El intestino grueso (colon) contiene la mayor población microbiana del organismo y de las más altas que puede encontrarse en la naturaleza: hasta 1011 bacterias por gramo de heces, habiéndose aislado más de 300 especies diferentes f)
26.6.
Señalar la respuesta falsa. La piel contiene una microbiota residente de microorganismos comensales (Staphylococcus epidermis, Propionibacterium acnes), aunque a veces se encuentran microorganismos transitorios. Sin embargo éstos no suelen reproducirse y mueren en pocas horas pues la piel no es ambiente favorable para la colonización bacteriana. Esto es debido a: a) b) c) d) e)
26.5.
d) La carga bacteriana del estómago es muy pequeña, con menos de 10 bacterias viables por mL de líquido estomacal
Falta de humedad pH ligeramente ácido (pH:4-6) Alta concentración de NaCl (hiperosmótica) Falta de nitrógeno Presencia de sustancias inhibitorias (v.gr. lisozima, ácidos grasos insaturados)
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¿Cuál de los siguientes géneros de microorganismos procarióticos no debería encontrarse de manera habitual en el tubo digestivo de un mamífero?: a) Bacteroides b) Bifidobacterium c) Escherichia d) Methanobacterium e) Streptococcus f)
26.7.
Streptomyces
Señalar la respuesta falsa. Entre las interacciones planta-microorganismo hay que considerar los líquenes y las micorrizas. Sobre ellas podemos afirmar que: a) Los líquenes están constituidos por la unión de un hongo y un alga. Su relación es muy poco específica, pues un hongo puede entrar en simbiosis con distintas especies de algas y viceversa
Señalar la respuesta falsa. Las vías respiratorias y digestivas constituyen los principales hábitats para los microorganismos en el cuerpo humano. Sobre la microbiota de las diferentes partes podemos decir que: a) En la zona nasofaríngea de individuos sanos es frecuente aislar bacterias patógenas como Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Neisseria meningitidis o Haemophilus influenzae. Sin embargo estas bacterias suelen carecer de las cápsulas que poseen las cepas infecciosas por lo que no manifiestan su patogenicidad b) Las vías respiratorias medias e inferiores (desde la tráquea a los alvéolos pulmonares) de individuos sanos están libres de gérmenes (axénicos) c) La cavidad bucal es un hábitat sumamente heterogéneo y complejo. En él predominan bacterias aerobias capaces de adherirse a los dientes (glucocálix) y resistir la actividad antimicrobiana de la saliva (lisozima)
En el colon predominan bacterias Gram negativas anaerobias estrictas y Gram positivas anaerobias aerotolerantes. Los anaerobios facultativos (enterobacterias como E. coli o Enterobacter) suponen sólo una fracción muy pequeña de la microbiota total (del orden del 0,01-0,1%).
b) A pesar de que los líquenes viven en condiciones bastante extremas: sequedad, radiación solar, escasos nutrientes, etc., son muy sensibles a la contaminación atmosférica c) Las micorrizas están constituidas por un hongo y las raíces de una planta. Además, en la micorrizosfera la densidad bacteriana es muy alta. d) En un bosque la práctica totalidad de las raíces contienen ectomicorrizas, por lo que ha llegado a afirmarse que no existen auténticas raíces e) En las micorrizas, los hongos tienen una alta especificidad colonizando cada especie una especie vegetal específica 26.8.
Señalar la respuesta falsa. La fijación simbiótica de nitrógeno entre leguminosas y algunas especies incluidas en el orden Rhizobiales es de
55
CAPÍTULO VIM
máxima importancia ecológica y agrícola. Sobre ella podemos afirmar: a) Los géneros Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium y Agrobacterium forman nódulos radiculares fijadores de N2 atmosférico b) En condiciones normales de vida independiente, ni la leguminosa ni los rizobios pueden fijar nitrógeno c) En el nódulo, la concentración de O2 libre está controlada por la leghemoglobina. La relación O2 libre/O2 ligado es de 1 a 10.000 d) Existe una marcada especificidad entre las especies de leguminosa y las cepas de Rhizobium (grupos de inoculación cruzada) e) Los rizobios, de vida libre en el suelo, son móviles y de forma bacilar f) En los nódulos pierden el movimiento, adoptan formas mazudas, en Y, etc. y pierden hasta la capacidad de reproducción, denominándose entonces bacteroides 26.9.
Señalar la respuesta falsa. Un organismo parásito vive a expensas de otro denominado hospedador. Éste puede ser: a) Intermediario
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b) c) d) e)
De transferencia Latente Final Reservorio
26.10. Señalar la respuesta falsa. Las barreras biológicas constituyen una línea de defensa que entra en funcionamiento cuando los patógenos superan las barreras específicas. Esta barreras vivas incluyen la microbiota autóctona y la inflamación. Pudiendo producir los siguientes efectos: a) La microbiota autóctona normal produce toxinas frente a otras bacterias b) La microbiota autóctona normal compite con los patógenos por espacio y nutrientes c) La microbiota autóctona normal genera un pH poco adecuado (v.gr. ácido en el estómago) para el crecimiento de los patógenos d) La inflamación incrementa el flujo sanguíneo y la dilatación capilar (aumento de factores antimicrobianos y leucocitos) e) La inflamación aumenta la temperatura f) La inflamación produce coágulos de fibrina (limita desplazamiento de agentes invasores) g) La inflamación atrae a los fagocitos
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CAPÍTULO VII BIOTECNOLOGÍA Y MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
27 Biotecnología Ambiental I: Depuración de aguas residuales y RSU. Esquema de una EDAR. Microbiología de los sistemas aerobios y anaerobios. Compostaje.
28 Biotecnología Ambiental II: Compuestos xenobióticos y biorremediación. Definiciones. Tipos de compuestos xenobióticos. Recalcitrancia y biodegradación. Biodisponibilidad. Biorremediación: bioaugmentación y bioestimulación.
29
Microbiología Industrial y Alimentaria. Fermentaciones industriales: conceptos y características. Crecimiento a gran escala (condiciones, metabolitos primarios y secundarios, idiofase y trofofase). Sustancias de origen microbiano de interés industrial: antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos, enzimas, biopolímeros. Bioconversión. Microbiología de los alimentos: deterioro y conservación. Productos lácteos. Bebidas alcohólicas.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
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CAPÍTULO VIIM
27.1.
a) Pretratamiento. Eliminación por procesos físicos de los materiales más gruesos b) Tratamiento primario. Eliminación por procesos físicos y físico-químicos de materiales insolubles c) Tratamiento secundario. Eliminación por procesos biológicos de la materia orgánica disuelta. Incluye un reactor biológico y un decantador secundario d) En el reactor biológico se ponen en contacto los microorganismos con el agua a depurar y el aire para favorecer la oxidación de la materia orgánica e) En el decantador secundario se separan los microorganismos del agua ya prácticamente limpia (sin materia orgánica disuelta ni en suspensión) f) Tratamiento terciario. Eliminación biológica o química de nutrientes y, de ser necesario, de patógenos g) La eliminación biológica de nitrógeno (N2) y fósforo (polifosfato) implica la utilización consecutiva de etapas aerobias y anaerobias 27.2.
27.3.
El bulking o flotación de fangos es uno de los mayores problemas a los que puede enfrentarse una depuradora de fangos activos. Se trata de un fenómeno que se ve favorecido por el desarrollo excesivo de: a) Bacillus b) Bacteroides c) Comamonas d) Pseudomonas e) Sphaerotilus f)
27.4.
Zooglea
Señalar la respuesta falsa. La conversión biológica de materia orgánica en condiciones anaerobias conduce a la formación de una mezcla de gases denominada biogás, del que podemos afirmar que: a) Está constituido mayoritariamente por CO2 y CH4 b) Se genera tras un proceso complejo que incluye una serie de etapas secuenciales que, simplificadamente son: hidrólisis, fermentación, acetogénesis y metanogénesis
Señalar la respuesta falsa. El proceso más utilizado en la actualidad para depurar las aguas residuales de grandes núcleos urbanos es el denominado de fangos activos o fangos activados. Consiste en la degradación de la materia orgánica disuelta en el agua residual en condiciones aerobias, lo que implica un aporte importante de oxígeno. Sobre su microbiología podemos decir que: a) Las bacterias son los principales componentes de los flóculos originados en el proceso de fangos activos, siendo las responsables de la oxidación de la materia orgánica b) El total de bacterias en unos fangos activos estándar es del orden de 1011 UFC/mL, siendo las bacterias entéricas el grupo predominante c) Los fangos activos no favorecen el crecimiento de hongos, aunque ocasionalmente se encuentran algunos filamentosos. Pueden desarrollarse abundantemente en ciertas condiciones: bajo pH, deficiencia en nitrógeno y toxicidad d) Los protozoos son depredadores naturales de bacterias, de gran importancia en el proceso, pues contribuyen directamente a la clarificación del efluente al eliminar a las bacterias que se encuentran en vida libre no asociadas al flóculo. Pueden llegar a alcanzar valores de 50.000 individuos por mL e) Los protozoos ciliados (pedunculados y reptantes) asociados al flóculo son los más frecuentes cuando la depuradora funciona
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correctamente. La presencia de protozoos flagelados y ciliados de vida libre es un índice del mal funcionamiento y la existencia de problemas en la depuradora
Señalar la respuesta falsa. La línea de aguas de una estación depuradora de aguas residuales completa consta de cuatro procesos consecutivos:
c) Las arqueas metanogénicas son los únicos seres vivos capaces de producir metano d) Puesto que una gran parte de la energía del sustrato queda almacenada en el CH4, la energía metabólica liberada es pequeña y los microorganismos implicados tienen rendimientos bajos y tiempos de generación altos e) Cuando se genera en la naturaleza (por ejemplo, en los pantanos) se libera a la atmósfera contribuyendo al efecto invernadero, pues no hay seres vivos capaces de utilizar el CH4 f)
27.5.
Cuando se genera en digestores anaerobios puede ser utilizado como fuente de energía alternativa semejante al gas natural pero con menor poder calorífico
Señalar la respuesta falsa. La obtención de energía por medio de los procesos metabólicos implicados en la digestión anaerobia (fermentación, respiración anaerobia o metanogénesis) es menos eficiente que mediante el proceso aerobio (respiración aerobia). Esto tiene como consecuencia que los distintos sistemas de depuración de aguas residuales anaerobios tienen un rendimiento (Y) menor y, consecuentemente, una menor
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producción de biomasa que los procesos aerobios. Esto implica: a) Una ventaja de los sistemas anaerobios: menor exceso de lodos, se minimiza la línea de fangos y el coste de su eliminación. b) Largos tiempos de generación de las bacterias implicadas c) Es necesario diseñar sistemas que retengan la biomasa para evitar que se lave: el tiempo de residencia de lodos es mucho mayor que el tiempo de residencia hidráulico (SRT >> HRT) d) Esta mayor concentración de biomasa supone sistemas más compactos y que permiten tratar aguas más cargadas e) Es necesario añadir más nutrientes minerales (N, P, etc.) para permitir crecer a los microorganismos f) En caso de vertido de compuestos tóxicos que afecten a la biomasa, la estación depuradora será más difícil de recuperar 27.6.
Bacillus Comamonas Nitrosomonas Pseudomonas Thiobacillus Zooglea
¿Cuál de los siguientes géneros no participa activamente en la depuración (mediante sistemas anaerobios) de aguas residuales industriales?: a) b) c) d)
Archaeoglobus Bacteroides Clostridium Desulfovibrio
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Señalar la respuesta falsa. Uno de los mayores problemas medioambientales actuales es la eliminación de la gran cantidad de residuos sólidos urbanos (RSU) que se producen. Frente al basurero convencional, la solución adoptada por los países de la U.E. es la separación en origen y el reciclado de sus diversos componentes. La fracción orgánica puede ser tratada, mediante un proceso denominado compostaje. Sobre él podemos decir que: a) El producto final es el compost, una especie de humus, que constituye un excelente abono orgánico b) La materia orgánica sufre una mineralización parcial, con reducción simultánea de olores, patógenos y parásitos c) Los microorganismos que intervienen son fundamentalmente bacterias, si bien también participan en el proceso hongos y, en la etapa de maduración, microinvertebrados (insectos, lombrices) d) Las bacterias son heterótrofas anaerobias e) Estas bacterias son tanto mesófilas como termófilas f) Los hongos son responsables de la degradación de la fracción más compleja: celulosa y lignina
27.10. El proceso de compostaje y la depuración anaerobia de aguas residuales tienen en común: a) Son termófilos b) Son llevados a cabo por una sucesión de organismos aerobios y anaerobios c) Dan lugar a la mineralización de la materia orgánica d) Un factor fundamental que gobierna el proceso es la aireación e) Los organismos del género Bacillus son mayoritarios f) Los organismos metanogénicos son mayoritarios
¿Cuál de los siguientes géneros no participa activamente en la depuración (mediante procesos aerobios) de aguas residuales urbanas?: a) b) c) d) e) f)
27.8.
27.9.
Señalar la respuesta falsa. La depuración de aguas residuales mediante reactores anaerobios presenta una serie de ventajas con respecto a los sistemas aerobios por fangos activos convencionales. Entre éstas cabe destacar: a) La posibilidad de poder tratar aguas más contaminadas (con mayor carga orgánica) b) Producir un efluente (agua tratada) más limpio, esto es, con un contenido en materia orgánica más bajo c) La baja producción de fangos en exceso que se generan d) Las menores necesidades energéticas, de equipo y de mantenimiento e) El generar un subproducto (biogás) que puede ser utilizado para cogenerar energía eléctrica
27.7.
e) Enterobacter f) Methanosaeta
ÔÔÔ 28.1.
Señalar la respuesta falsa. Los compuestos xenobióticos o antropogénicos son, con excepciones, productos de síntesis obtenidos en el laboratorio y que no existen en la Naturaleza. Pueden ser: a) De naturaleza química muy diversa, pero siempre incluyen átomos de cloro (u otro halógeno) en su composición b) Estructuralmente semejantes a compuestos naturales, con lo que son lentamente
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CAPÍTULO VIIM
degradados por enzimas adaptadas a degradar dichos compuestos c) Estructuralmente muy distintos de cualquier compuesto natural, con lo que no son biodegradables o, si lo son, tal degradación es extraordinariamente lenta d) Utilizados como fuente de carbono o para generar energía, por ejemplo actuando como aceptores finales de electrones en sistemas anaerobios e) Degradados de manera gratuita sin que ello reporte ningún beneficio aparente al organismo que lo hace, quien precisa de una fuente de carbono alternativa para hacerlo (y crecer) (cometabolismo) f) Sólo parcialmente degradados dando lugar a productos más tóxicos y peligrosos que el sustrato de partida 28.2.
¿Cuál de las siguientes afirmaciones referidas a los compuestos xenobióticos es falsa? a) Muchos de ellos son recalcitrantes b) Suelen tener en su estructura enlaces y sustituyentes no habituales en las moléculas naturales c) Es normal que su biodegradación implique la cooperación de varias especies bacterianas d) En su degradación parcial pueden aparecer productos más tóxicos que el sustrato de partida
60
28.4.
Señalar la respuesta falsa. Los compuestos xenobióticos o antropogénicos suelen ser recalcitrantes a su biodegradación en medios naturales. Entre las causas que inciden en esta característica se encuentran: a) Presencia en la molécula de sustituyentes extraños en compuestos naturales, tales como cloro, nitro, etc. o enlaces inusuales, tales como carbonos cuaternarios b) Polímeros de tamaño molecular muy grande o con anillos aromáticos condensados c) Insolubilidad d) No existen microorganismos capaces de degradar el compuesto e) Condiciones nutricionales y ambientales desfavorables f) Toxicidad para los microorganismos g) Carencia en los microorganismos de permeasas o sistemas de transporte específicos
Señalar la respuesta falsa. Los derivados organoclorados son el grupo más numeroso de compuestos xenobióticos. Entre ellos se incluyen tanto compuestos alifáticos (utilizados como disolventes, desengrasantes, en múltiples síntesis químicas, etc.) como aromáticos (herbicidas, insecticidas, PCBs, etc.). De ellos podemos afirmar que: a) Todos son de origen antropogénico, esto es de síntesis química, pues el enlace CCl no existe en la naturaleza b) En general son muy insolubles, lo que contribuye a su persistencia en el medio ambiente al no estar biodisponibles c) Muchos de ellos son muy tóxicos, mutagénicos y carcinogénicos d) Al contrario de lo que suele ocurrir como norma general, algunos de estos compuestos especialmente los que contienen un elevado número de átomos de cloro son completamente recalcitrantes en ambientes aerobios, pero pueden ser degradados en ausencia de oxígeno mediante una declorinación reductiva e) Esta declorinación sustitución de un átomo de Cl por uno de H puede ir o no ligada a la obtención de energía, pero siempre precisa de materia orgánica o H2 que actúa como donador de electrones.
28.3.
e) Generalmente su biodegradación involucra rutas metabólicas complejas estructuradas en operones cromosómicos f) En general, con contadas excepciones, se trata de compuestos que se forman en el laboratorio por síntesis química
28.5.
Señalar la respuesta falsa. Un factor importante para que un compuesto pueda ser utilizado por un microorganismo es su biodisponibilidad. Sólo la fracción biodisponible se considera que puede ser objeto de biorremediación: a) Normalmente sólo se considera como biodisponible la fracción soluble del compuesto b) Factores tales como pH, estado rédox, etc. afectan a la biodisponibilidad al influir en la solubilidad c) Muchos compuestos contaminantes son tóxicos y, por tanto, no biodisponibles d) El tipo y componentes del suelo (presencia de humus, arcillas, etc.) pueden reducir la biodisponibilidad de muchos compuestos e) Un caso particular se refiere a la concentración. Si ésta es muy baja, los microorganismos pueden no tener acceso al sustrato por no tener afinidad suficiente por el mismo (Ks alta)
28.6.
Señalar la respuesta falsa. La biorremediación de un ambiente contaminado puede ser abordada desde dos planteamientos distintos: a) Mediante bioaugmentación, esto es, la adición de microorganismos alóctonos modificados genéticamente b) Mediante bioestimulación, es decir, modificando las condiciones medioambientales (añadir nutrientes,
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mBiotecnología y Microbiología Industrial
oxígeno, etc.) de tal manera que se favorezca el desarrollo de la microbiota natural o autóctona c) La primera podría ser una buena solución para resolver el problema de un vertido en mar abierto d) La segunda es la más adecuada para el mismo vertido en suelos 28.7.
Caso c) P: vertido de petróleo en zonas costeras o suelos S: bioestimulación (adición de nutrientes que favorezcan el desarrollo de los microorganismos autóctonos) ÔÔÔ 29.1.
Indicar en los siguientes problemas (P) de contaminación ambiental, si la solución (S) propuesta para llevar a cabo su biorremediación es correcta o incorrecta: Caso a) P: suelo contaminado con un pesticida
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
Señalar la respuesta falsa. La Microbiología Industrial es una parte de la Microbiología que utiliza los microorganismos para obtener productos de interés para el hombre. Los microorganismos de importancia industrial deben: a) Ser capaces de crecer en cultivos puros b) Ser genéticamente estables c) Pertenecer a géneros sin representantes patógenos para el hombre, animales o plantas de interés agrícola d) Ser posible de eliminar del medio de cultivo de manera sencilla e) Ser susceptibles de manipulación genética (clásica o molecular)
Señalar la respuesta falsa. Los vertidos de petróleo suponen uno de los casos de contaminación ambiental más conocidos. Sobre su posible biodegradación cabe decir: a) El petróleo es una mezcla de compuestos orgánicos, por lo que supone una fuente de carbono y energía susceptible de ser utilizada por los microorganismos b) Los hidrocarburos lineales son degradables por una variedad de microorganismos, principalmente bacterias, aunque también lo hacen mohos y levaduras c) Sin embargo tal degradación se inhibe en presencia de oxígeno. Esta es una de las razones de la persistencia de los vertidos petrolíferos en la superficie del mar d) Otra de las razones de su persistencia ambiental es su baja solubilidad e) Una forma de aumentar la eficacia de los microorganismos en la biorremediación de vertidos petrolíferos es mediante la adición de nutrientes, especialmente nitrógeno y fósforo f) La capacidad para degradar estos compuestos reside, normalmente, en los llamados plásmidos catabólicos
28.9.
Caso b) P: hundimiento de un petrolero en mar abierto S: bioaugmentación (adición de microorganismos capaces de utilizar petróleo)
Señalar la respuesta falsa. Los procesos de biorremediación suponen una buena solución para resolver problemas medioambientales tales como la: a) Contaminación de un campo por pesticidas b) Contaminación de un suelo por escape de un depósito de gasolina c) Contaminación del subsuelo urbano con organoclorados causada por una actividad industrial d) Eliminación de los residuos sólidos urbanos e) Contaminación de un acuífero con detergentes f) Recuperación de una zona costera tras un vertido de petróleo
28.8.
S: adición de una cepa de E. coli modificada genéticamente en el laboratorio para que sea capaz de degradar ese pesticida
29.2.
Señalar la respuesta falsa. El proceso de cultivo de un microorganismo a gran escala para obtener un producto de interés se denomina, de forma genérica, fermentación industrial. Sobre ella podemos decir que: a) Se realiza en contenedores o reactores denominados fermentadores b) Es fundamental que en el fermentador pueda crecerse el microorganismo de forma axénica (cultivo puro) y en ausencia de aire c) El objetivo deseado puede ser simplemente la propagación del microorganismo para obtener una gran cantidad de biomasa d) El producto deseado puede ser un metabolito primario e) El producto deseado puede ser un metabolito secundario f) El producto final debe formarse en el medio de cultivo o secretarse a él
29.3.
Señalar la respuesta falsa. Aspectos críticos de una fermentación industrial son: a) Mantenimiento de la asepsia b) Regulación del pH
61
CAPÍTULO VIIM
c) Regulación de la temperatura d) Regulación del nivel de O2 e) Mantenimiento de la cepa productora en soporte sólido para facilitar su separación f) Características del medio de cultivo 29.4.
Señalar la respuesta falsa. Los antibióticos constituyen uno de los productos microbianos de mayor interés comercial. Sobre su producción podemos decir que:
29.7.
a) b) c) d) e) f) 29.8.
a) Se trata de metabolitos secundarios b) Se producen mayoritariamente durante la trofofase c) El medio de cultivo juega un papel clave en la síntesis del antibiótico deseado d) Su formación requiere generalmente un gran número de reacciones enzimáticas específicas. v.g. en la producción de tetraciclina intervienen más de 70 pasos enzimáticos y están implicados 300 genes e) La gran mayoría de antibióticos de uso clínico son producidos por hongos filamentosos y bacterias del grupo de los actinomicetos f) Aunque los organismos productores de antibióticos son aislados de medios naturales, es necesario convertirlos (selección, mutagénesis, etc.) en cepas de alto rendimiento antes de su uso industrial 29.5.
Señalar la respuesta falsa. Los productos de interés para el hombre generados por los microorganismos pueden ser metabolitos primarios o secundarios. En la trofofase se producen generalmente: a) b) c) d) e) f)
29.6.
Aminoácidos Etanol Enzimas hidrolíticas Sustancias biocidas Ácidos orgánicos Nucleótidos
¿Cuál de los siguientes procesos de interés industrial no implica una fermentación en el sentido fisiológico/metabólico de la palabra? a) Formación de ácido láctico por Streptococcus b) Formación de ácido acético por Acetobacter c) Formación de ácidos propiónico y acético por Propionibacterium d) Formación de ácido butírico y acetona por Clostridium e) Formación de ácido fórmico por Enterobacter f) Formación de etanol por levaduras
62
¿Cuál de las siguientes sustancias se obtienen utilizando procesos de bioconversión? Aminoácidos Antibióticos Enzimas proteolíticas y/o hidrolíticas Hormonas Neuropéptidos Vitaminas
Señalar la respuesta falsa. Los denominados biopolímeros y biosurfactantes producidos por bacterias son compuestos con capacidad de modificar las características reológicas de un líquido (actividad, viscosidad, gelificación, emulsión, etc.). Algunas propiedades y ejemplos se exponen a continuación: a) Los biopolímeros son generalmente polisacáridos b) Tienen amplio uso en la industria farmacéutica y alimentaria c) Los biosurfactantes suelen ser glucolípidos aunque algunos presentan una cadena oligopeptídica d) Se utilizan como agentes dispersantes en biorremediación e) La goma de xantano se emplea en la recuperación secundaria de petróleo f) El agar-agar se utiliza como agente gelificante en microbiología g) Las ciclodextrinas se emplean en la industria farmacéutica para aumentar la solubilidad y disminuir el amargor del principio activo del medicamento
29.9.
Señalar la respuesta falsa. Entre los diversos factores que afectan al desarrollo de los microorganismos sobre los alimentos, se encuentran su composición y el contenido de agua. En líneas generales podemos decir que: a) Si el alimento se compone fundamentalmente de proteínas, su descomposición desprende olores desagradables, debido fundamentalmente a la liberación de aminas (v.gr. cadaverina) y compuestos azufrados (H2S, mercaptanos, tioles) b) Si el alimento se compone fundamentalmente de grasas, su descomposición desprende olores desagradables, debido fundamentalmente a la liberación de ácidos grasos volátiles (propiónico, butírico) c) Si el alimento se compone fundamentalmente de hidratos de carbono, su descomposición desprende olores desagradables debido a la liberación de aldehídos y cetonas d) Una baja cantidad de agua (secado) reduce el proceso de descomposición
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e) También puede retrasarse el proceso de descomposición manteniendo la cantidad original de agua pero reduciendo su actividad (aw) mediante la adición de solutos (azúcar, sal) 29.10. Señalar la respuesta falsa. Para la conservación de alimentos líquidos, como la leche y la cerveza, se utilizan procesos tales como: a) Pasteurización LTH (low-temperature holding): 62,8 °C/30′ b) Pasteurización HTST (high-temperature short-time): 71 °C/15′′ c) Esterilización UHT (ultrahigh-temperature short-time): 141 °C/2′′ d) Adición de aditivos alimenticios como sulfito y nitritos e) Filtración para conservar mejor las características organolépticas f) Deshidratación parcial (concentrado) o total (liofilización) 29.11. Señalar la respuesta falsa. Dada la gran diversidad de alimentos existente, los métodos para evitar su deterioro también son métodos de conservación. Los más empleados son: a) b) c) d) e) f) g) h)
Temperaturas bajas Temperaturas altas Deshidratación Centrifugación Agentes químicos orgánicos Agentes químicos inorgánicos Radiaciones ionizantes Radiaciones no ionizantes
29.12. Señalar la respuesta falsa. Las bacterias presentes en los productos lácteos (Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus, etc.) tienen una serie de efectos beneficiosos (seguros o propuestos) sobre el organismo, tales como: a) b) c) d)
Estabilizan y equilibran la microbiota intestinal Reducen la intolerancia a la lactosa Reducen la intolerancia a la caseína Reducen los niveles de colesterol sérico
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e) Promueven la adsorción de calcio f) Promueven la síntesis del complejo vitamínico B 29.13. Señalar la respuesta falsa. Las bebidas alcohólicas, tales como el vino y la cerveza, se han venido produciendo casi desde los orígenes de la cultura humana. Algunas diferencias entre la producción actual del vino y la de la cerveza son: a) Vino: el sustrato lo constituyen hidratos de carbono fácilmente fermentables. Cerveza: hidratos de carbono no directamente fermentables b) Vino: pueden utilizarse los propios microorganismos naturales de la uva. Cerveza: siempre hay que inocular c) Vino: la levadura implicada es Saccharomyces cerevisiae o S. ellipsoideus. Cerveza: puede utilizarse S. cerevisiae pero se prefiere la levadura de fondo S. carlsbergensis d) Vinos tintos: se parte de mosto natural de uvas negras. Cervezas negras: como sustrato de partida se sustituye la cebada por centeno e) Vino: un producto de destilación es el brandy. Cerveza: productos de destilación son el whisky y la ginebra f) Vino: la fermentación tiene lugar durante 3-5 días a 20-28 °C. Cerveza: la fermentación dura de 7-12 días, generalmente a baja temperatura 29.14. Señalar la respuesta falsa. Algunos alimentos en los que intervienen bacterias del ácido láctico en su sentido más amplio (fermentación láctica) son: a) b) c) d) e) f) g) h) i)
Aceitunas y encurtidos Chucrut Crema agria Cumis Kéfir Mantequilla Pan Requesón Salchichas
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CAPÍTULO VIII VIROLOGÍA
30
Los Virus. Historia. Propiedades generales. Especificidad de infección y clasificación. Virus desnudos y virus con envolturas membranosas. Cápsidas. Ciclo infectivo de un virus bacteriano tipo. Requerimientos específicos para la replicación de virus con RNA. Diferencias entre los ciclos de virus de bacterias y de células animales. Técnicas de enumeración de virus.
31 Virus bacterianos I. Bacteriófagos con genoma RNA de cadena sencilla: Estructura y ciclo biológico del fago MS2. Fagos con DNA de cadena sencilla: Estructura y ciclo biológico de los fagos ΦX-174 y M13. Fagos con DNA de cadena doble. Limitación de la restricción bacteriana. Ciclo de los fagos T-pares y T-impares.
32 Virus bacterianos II. Fagos atemperados: El fago λ. Ciclos lítico y lisogénico: Elementos genéticos implicados. Inserción y escisión. Transducción especializada.
33 Virus animales I. Efectos de los virus sobre las células animales. Principales familias de virus animales. Virus animales con ssRNA de cadena positiva: Picornavirus y Retrovirus. El virus de la inmunodeficiencia adquirida.
34 Virus animales II. Virus animales con ssRNA negativo: Rhabdovirus, Orthomixovirus. Virus con RNA bicatenario: Reovirus. Virus animales con dsDNA. Papovavirus y la generación de tumores. Herpesvirus. Poxvirus. Adenovirus.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
65
CAPÍTULO VIIIM
30.1.
a) Los virus poseen un solo tipo de ácido nucleico mientras que los plásmidos poseen dos b) Los plásmidos necesitan la maquinaria celular para replicarse mientras que los virus lo pueden hacer de forma independiente c) Los plásmidos están constituidos sólo por DNA, mientras que los virus poseen proteínas además del ácido nucleico d) Los virus presentan un amplio rango de hospedador, mientras que los plásmidos son extremadamente específicos de cepas concretas e) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 30.2.
c) c) d) e) f)
Los virus se diferencian de los plásmidos en que:
30.6.
30.7.
Entre los virus bacteriófagos nunca aparece como información genética del virión: a) b) c) d) e)
30.4.
DNA de cadena sencilla DNA de cadena doble RNA de cadena doble RNA de cadena sencilla de sentido positivo RNA de cadena sencilla de sentido negativo
30.5.
Las subunidades morfológicas de la envuelta proteica regular de los virus se denominan: a) Viroides b) Proteómeros
66
30.8.
Las subunidades proteicas de las cápsidas de los fagos icosaédricos:
Algunos virus de eucariotas presentan envolturas membranosas. El origen y naturaleza de los componentes lipídicos de éstas es que: a) Son componentes modificados, sintetizados mediante rutas específicas codificadas por el genoma del virus b) Son sintetizados por la maquinaria del organismo infectado bajo el control de reguladores víricos c) Son componentes capturados de los lisosomas celulares d) Son componentes normales de la membrana citoplásmica o nuclear adquiridos durante el proceso de salida por gemación
Además de en el tipo de hospedador, los virus bacteriófagos se diferencian de los que infectan a animales porque: a) Los de animales siempre tienen envuelta lipídica y los de bacterias no b) Los de animales siempre llevan asociadas enzimas que inyectan durante la infección, mientras que los de bacterias sólo introducen la información genética c) Los de animales suelen entrar dentro de las células, mientras que los de bacterias dejan las cápsidas en el exterior y sólo inyectan la información genética d) Los de animales siempre tienen transcriptasa inversa, y los de bacterias no e) La replicación en los bacterianos pasa necesariamente por intermediarios de DNA, mientras que en animales no
20 40 60 120
a) Se unen alrededor del ácido nucleico hasta generar la cápsida b) Se autoensamblan y después entra el ácido nucleico c) Se sintetizan al inicio de la infección para proteger al ácido nucleico de las enzimas de restricción d) Se sintetizan en forma de poliproteína que se pliega en estructura regular antes de ser procesada en subunidades independientes
a) DNA de cadena sencilla o doble b) RNA de cadena sencilla o doble c) DNA de cadena doble y RNA de cadena sencilla d) DNA o RNA de cadenas sencilla o doble, pero nunca ambos 30.3.
La estructura regular cerrada más sencilla en los virus es el icosaedro. ¿Cuál es el número mínimo de subunidades morfológicas de la cápsida capaces de generar esta estructura? a) b) c) e)
En los virus de bacterias la información genética siempre es:
Protómeros Capsómeros Cápsidas Monómeros Virómeros
30.9.
¿Cuál de los siguientes métodos no es empleado por los virus bacteriófagos para protegerse de las enzimas de restricción celulares? a) Síntesis de un inhibidor específico de la enzima de restricción b) Metilación de bases en las secuencias reconocidas por la enzima de restricción c) Glucosilación de bases d) Incorporación de bases modificadas e) Ocultación de sitios de restricción por unión a proteínas específicas
30.10. Durante el ciclo infectivo de un bacteriófago lítico hay un período denominado usualmente de
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mVirología
eclipse en el que el recuento de virus es prácticamente nulo. Esto es debido a que: a) Las enzimas de restricción han eliminado a la mayor parte de los fagos b) Las células del cultivo están muertas y no permiten la detección de placas de lisis c) Las cápsidas permanecen asociadas muy fuertemente al genoma y no deja que éste se exprese y genere progenie d) El virus ha inyectado su genoma en la bacteria y hasta que no se produzca el ensamblaje de las cápsidas y el empaquetamiento de la progenie no aparecen formas infectivas 30.11. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones referidas al ciclo infectivo de los virus es correcta? a) La progenie de los bacteriófagos se libera mediante lisis de la bacteria mediada por enzimas con actividad degradativa del peptidoglicano b) La replicación de los virus animales se produce en el núcleo de la célula infectada c) Los virus animales no causan la lisis de las células infectadas d) Hay virus bacterianos cuya progenie es liberada sin lisis celular e) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 30.12. La lisis provocada por los bacteriófagos líticos se produce: a) Como consecuencia de la presión interna producida por la gran acumulación de virus de la progenie b) Por disolución de la envoltura celular llevada a cabo por lipasas específicas del virus c) Por ensamblaje de algunas cápsidas sobre la propia membrana citoplásmica d) Por degradación del peptidoglicano mediada por lisozimas específicas del virus e) Por incorporación a la envoltura de compuestos ionóforos que rompen el balance salino y provocan la lisis osmótica f) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 30.13. La especificidad de rango de hospedador de un virus es esencialmente debida a: a) La existencia de sistemas de restricción que eliminan el genoma vírico de células no permisivas b) La existencia de receptores específicos sobre la superficie de las células permisivas que reconocen secuencias del genoma vírico c) La presencia de polisacáridos receptores que han evolucionado para reconocer algún componente de la superficie del virus
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d) La existencia de moléculas de superficie de las células reconocidas por elementos de la superficie del virus e) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 30.14. ¿Por qué se utiliza una capa de agar blando para el recuento de unidades infectivas de un virus? a) Para limitar la difusión de la progenie vírica a las células más próximas b) Para otorgarle un soporte sólido al virus que le permita presionar para la inyección del DNA c) Para que la zona afectada se vea más transparente y fácil de detectar d) Para evitar contaminaciones con otros virus 30.15. Para la valoración del número de unidades infectivas de un fago lítico, se cuentan las placas de lisis formadas sobre la cepa bacteriana susceptible. Esto implica: a) Que en cada placa de lisis hay un único virus activo b) Que en cada placa de lisis se ha producido un único proceso de infección de un virus sobre una única bacteria c) Que cada placa de lisis es consecuencia de procesos seriados de infección sobre multitud de bacterias a partir de un único virus inicial d) Que cada placa de lisis es consecuencia de un proceso de infección múltiple 30.16. La valoración del número de unidades infectivas en una muestra se efectúa: a) Empleando microscopía electrónica b) Empleando microscopía de contraste de fases c) Mediante la extensión de diluciones sobre medios de cultivo estériles y recuento de colonias obtenidas d) Mediante la extensión de diluciones sobre un cultivo de células susceptibles y recuento de efectos sobre éstas e) Haciendo diluciones seriadas y midiendo la cantidad de DNA por absorción en un espectrofotómetro f) Midiendo la cantidad de proteínas sobre diluciones seriadas de la muestra 30.17. Una de las características que mayor sorpresa causó cuando se analizó el virus bacteriófago FX-174 fue: a) Que se trataba de un bacteriófago con envuelta lipídica b) Que codificaba una poliproteína multifuncional que se procesaba posteriormente en dominios con distintas actividades enzimáticas
67
CAPÍTULO VIIIM
c) Que poseía regiones de su genoma que codificaban dos proteínas distintas por cambio en la fase de lectura d) Que tenía un DNA circular de cadena doble
31.4.
a) La aparición de RNA policistrónicos que codifican varias proteínas en la misma molécula b) La aparición de marcos de lectura superpuestos en un mismo fragmento de ácido nucleico c) La utilización de estrategias para el empleo de enzimas de la célula infectada en beneficio propio d) La formación de poliproteínas capaces de generar distintas actividades enzimáticas tras su procesamiento
ÔÔÔ 31.1.
¿Por qué en todos los virus bacterianos con genoma RNA de cadena sencilla, éste es siempre de sentido positivo? a) Porque los RNA de sentido negativo no pueden ser copiados en sistemas procarióticos debido al solapamiento obligado de la transcripción y la traducción b) Porque el mecanismo de infección no permite que el material genético vaya acompañado de enzimas replicativas de RNA activas c) Por una cuestión de azar evolutivo, dado que no hay razones aparentes que impidan la aparición de virus ssRNA de cadena negativa d) Porque todo virus ssRNA de cadena negativa necesita un transcriptasa inversa que lo convierta en un DNA y tal actividad enzimática es específica de eucariotas
31.2.
Durante el ciclo de infección de un fago con RNA de cadena sencilla, el primer proceso que ocurre es que: a) Se replica inmediatamente la información en cadenas negativas que a su vez dan RNA mensajeros que son leídos para dar lugar a proteínas víricas b) El RNA del virus es empleado directamente como mensajero para expresar proteínas víricas necesarias para la replicación y para la síntesis de otros ssRNA+ c) El RNA se circulariza para poder ser copiado por las replicasas bacterianas d) El RNA se une al ribosoma y bloquea la síntesis de proteínas bacterianas
31.3.
68
31.5.
Al igual que todos los virus ssRNA que infectan a enterobacterias, el fago MS2: a) Se une al lipopolisacárido de la superficie de la célula receptora b) Se une a las proteínas de la membrana externa c) Se une a los pili codificados por plásmidos de tipo F d) Se une a las fimbrias de adhesión
31.6.
La replicación de un virus con genoma RNA: a) Requiere enzimas específicas codificadas por el fago b) Puede ser llevada a cabo por las RNA polimerasas de la célula infectada c) Requiere el paso a través de un intermediario de DNA de cadena doble, para proceder a la generación del RNA mediante los sistemas de transcripción de la célula d) Se produce por transcripción inversa mediada por enzimas codificadas por el virus
31.7.
La replicación del fago MS2: a) Es llevada a cabo por una enzima codificada por el virus b) Es llevada a cabo por enzimas bacterianas c) Es llevada a cabo por una enzima mixta compuesta por subunidades víricas y subunidades bacterianas d) Se produce mediante transcripción desde el genoma tras un proceso de transcripción inversa e integración
Cuando un fago ssRNA+ inyecta su genoma en una bacteria susceptible: a) El RNA es leído por los ribosomas bacterianos dando lugar a una poliproteína que se procesa para generar enzimas específicas b) Se produce una lectura homogénea y simultánea por los ribosomas para dar lugar a cantidades equimoleculares de cada proteína codificada por el genoma c) Se produce una lectura preferente de unos genes sobre otros, pero de forma simultánea (al mismo tiempo), debido a la calidad de las secuencias de unión de ribosoma d) Se produce una lectura preferente de unos genes frente a otros dependiendo del tiempo de infección
Uno de los sistemas más sorprendentes de compactación de la información genética observada en virus es:
31.8.
En todos los fagos con genoma DNA de cadena sencilla: a) El DNA es circular de sentido positivo y la cápsida icosaédrica b) El DNA puede ser lineal o circular y la morfología muy diversa
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mVirología
c) El DNA es circular de sentido positivo o negativo, y las cápsidas son de morfología variable d) El DNA es circular de sentido positivo, y la cápsida de morfología variable e) El DNA es circular de sentido positivo o negativo y las cápsidas icosaédricas 31.9.
La replicación de los fagos ssDNA implica: a) La formación de un intermediario de dsDNA circular que genera DNA vírico mediante replicación por círculo rodante b) La formación de un intermediario de dsDNA que se replica de forma similar al cromosoma c) La formación de un intermediario de dsDNA que se integra en el cromosoma para ser transcrito d) a y b son correctas e) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta
31.10. ¿Cuál de las siguientes características es propia del fago M13?: a) Es un fago filamentoso que posee ssDNA lineal como información genética b) Es un fago filamentoso con ssDNA circular que lisa a la célula hospedadora tras su ensamblaje en el citoplasma c) Es un fago filamentoso con ssDNA circular que se ensambla sobre la membrana bacteriana durante su salida no lítica de la célula d) Es un fago filamentoso con genoma dsDNA que se multiplica por transposición replicativa e) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 31.11. La replicación de los fagos con dsDNA lineal presenta el problema de cómo replicar los extremos de las cadenas. Para ello, tanto los fagos T7 como T4, han desarrollado mecanismos específicos consistentes en la: a) Presencia de una telomerasa específica que actúa de cebador para la replicación sobre los extremos del DNA b) Repetición directa de una secuencia específica en ambos extremos que permite la formación de concatémeros por hibridación, y su posterior procesamiento asimétrico por endonucleasas para la generación de extremos 5′ protuberantes c) Repetición directa de una secuencia en ambos extremos, específica en T7 o variable en T4, que permite la formación de concatémeros por hibridación y su posterior procesamiento asimétrico por endonucleasas para la generación de extremos 5′ protuberantes d) Repetición de secuencias complementarias en los extremos que permiten la
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circularización del DNA como paso previo a la replicación 31.12. Indicar cuál de los siguientes mecanismos asegura la expresión exclusiva de los genes víricos en las fases tardías de los ciclos de multiplicación de los fagos T7 y T4: a) Inhibición de la RNA polimerasa bacteriana y utilización de una RNApol específica de promotores víricos en T7, y modificación de la RNApol bacteriana en el caso de T4 b) Degradación proteolítica de la RNApol bacteriana y utilización de una RNApol específica de cada uno de los virus c) Modificación química específica de los mRNA víricos para ser leídos por los ribosomas de forma preferente d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 31.13. El ensamblaje de los fagos morfológicamente complejos como los T-pares se produce según la siguiente secuencia de acontecimientos: a) Tras el ensamblaje de la cápsida se produce el empaquetamiento del DNA y la posterior adición del resto de la estructura, ensamblada en una ruta paralela b) Se produce el ensamblaje de la cápsida y del resto de la estructura, previamente al empaquetamiento del DNA c) La cápsida se ensambla alrededor del DNA vírico y, una vez formada la cabeza, se van añadiendo las subunidades constitutivas de la cola y fibras víricas d) La cápsida se ensambla por su lado, entra el DNA y se van añadiendo secuencialmente las subunidades de la cola y demás estructuras diferenciadas del fago 31.14. Al igual que todos los fagos con genoma dsDNA, el fago T4 dispone de un sistema de evasión de la restricción bacteriana que se basa en: a) Modificación por metilación de los sitios de reconocimiento de las enzimas de restricción de la cepa que infecta b) Producción de un inhibidor que bloquea específicamente las enzimas de restricción c) Sustitución de la citosina por una hidroximetil citosina glucosilada d) Bloqueo de los sitios de corte de las enzimas de restricción por unión de proteínas específicas ÔÔÔ
69
CAPÍTULO VIIIM
32.1.
a) Su capacidad de generar progenie en una bacteria sin causar lisis b) Su capacidad para autobloquear su multiplicación y mantener su genoma integrado en el cromosoma o bien en forma de plásmido c) Su capacidad para multiplicarse en forma de plásmido d) Su incapacidad para producir lisis en las bacterias infectadas 32.2.
32.6.
ÔÔÔ 33.1.
Para que el fago l entre en lisogenia tras infectar a una bacteria susceptible se requiere:
El bacteriófago Mu se caracteriza por: a) Ser un fago atemperado b) Multiplicarse mediante transposición replicativa c) Integrarse en cualquier parte del genoma de la célula receptora d) Generar mutaciones por integración e) Las respuestas a, b, c, y d son correctas f) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta
32.5.
70
33.2.
Los principales efectos de los virus sobre las células animales son: a) Efecto lítico, infección persistente, infección latente, tumorización b) Efecto lítico, efecto citopático, tumorización e infección persistente c) Efecto lisogénico, efecto citopático, tumorización e infección latente d) Efecto mitótico, efecto cancerígeno, efecto apoptótico
Indicar cuál de las siguientes frases no es correcta: a) Hay fagos atemperados que transforman cepas no patógenas en patógenas b) En el genoma de todas las bacterias secuenciadas hasta la fecha se encuentran secuencias correspondientes a profagos c) Una bacteria lisogenizada con un profago no puede ser infectada por ningún otro virus lisogénico
De entre las siguientes afirmaciones, indicar cuál es la diferencia más relevante entre los virus bacteriófagos y los de animales: a) En el proceso de infección, los virus animales entran dentro de la célula, mientras que en bacterias sólo es introducido el genoma b) El genoma de los virus animales tiene que ser replicado en el núcleo de la célula, mientras que los fagos se replican en el citoplasma c) Los virus animales tienen envolturas membranosas, mientras que los bacterianos son siempre virus desnudos d) Los virus de animales son mucho mayores que los virus bacterianos
a) Que el nivel de expresión de Cro no se eleve muy deprisa b) Que los niveles de las proteínas CII y CIII alcancen una concentración crítica c) Que el complejo CII-CIII active el promotor PE d) a, b y c son correctas 32.4.
Señalar la afirmación incorrecta: a) La transducción especializada está mediada por fagos lisogénicos que se integran en posiciones concretas del genoma bacteriano b) La transducción generalizada está mediada por fagos lisogénicos que se integran en cualquier parte del genoma c) La transducción generalizada está mediada por fagos que provocan el fraccionamiento del genoma bacteriano durante las fases finales de la infección d) La transferencia de un gen entre bacterias por transducción generalizada está mediada por fagos que no se replican en la célula receptora
Cuando un profago l se encuentra lisogenizado dentro de una bacteria, su entrada en ciclo lítico se produce generalmente como consecuencia de: a) Una segunda infección con un fago de la misma familia que produce un activador de los genes del ciclo lítico b) Una degradación selectiva del represor de λ (CI) mediada por RecA que se produce al aparecer daños en el genoma c) Una expresión rápida de la proteína Cro mediada por respuesta SOS d) La activación accidental de Xis, la proteína implicada en la escisión del profago
32.3.
d) La inmunidad de bacterias lisogenizadas a la infección por otra partícula del mismo virus es mediada por la producción, desde el profago, de una proteína represora de la transcripción de genes necesarios para el establecimiento del ciclo lítico
Un fago atemperado se caracteriza por:
33.3.
El virus de la poliomielitis: a) Es un virus con genoma compuesto de una única molécula de ssRNA de cadena positiva que desarrolla todo su ciclo en el citoplasma de la célula infectada
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mVirología
b) Es un retrovirus con genoma ssRNA+ que pasa por una fase de DNA e integración en el genoma para su replicación c) Es un virus con genoma ssRNA+ múltiple que se traduce directamente en unas 20 proteínas d) Es un virus pequeño con genoma ssDNA 33.4.
b) c) e) f) 33.9.
Los picornavirus constituyen un grupo de virus con genoma ssRNA+ de cuyo ciclo infectivo la principal característica es:
Macrófagos Linfocitos T CD4+ Cualquiera de éstos Ninguno de los anteriores
Los retrovirus que inducen la formación de tumores codifican un oncogén, cuya expresión es responsable de tal efecto. Estos oncogenes: a) Son formas mutadas de genes celulares reguladores (protooncogenes) que codifican proteín quinasas b) Son genes que codifican DNA polimerasas que activan la replicación incontrolada del DNA c) Son enzimas con actividad proteasa que inactivan controladores del ciclo celular provocando su desregulación y la entrada en división incontrolada d) Son genes que funcionan como transposones, integrándose en el DNA y causando la inactivación insercional de genes reguladores de la división
a) Ser procesado en el citoplasma para dar lugar a tantos mRNA como proteínas codifica b) Ser traducido directamente para dar lugar a una poliproteína que sufre un procesamiento proteolítico programado para dar lugar a las distintas actividades enzimáticas y componentes víricos c) Poseer asociado al genoma una transcriptasa inversa que le permite generar copias dsDNA que se integran en el genoma para ser transcritas por la maquinaria celular d) Ser un virus con envuelta y genoma ssRNA+ fraccionado capaz de producir infecciones persistentes
ÔÔÔ 33.5.
Durante el proceso de empaquetamiento del genoma vírico, los poliovirus diferencian entre el RNA a empaquetar y el RNA mensajero por:
34.1.
a) La presencia de una pequeña proteína (Vpg) unida al extremo 5′ del RNA a empaquetar b) La ausencia de modificación cap en el RNA a empaquetar c) La presencia de una fuerte estructura secundaria en el extremo del RNA a empaquetar d) La presencia de una pequeña proteína (Vpg) unida al cap en el extremo 5′ del RNA a empaquetar 33.6.
33.7.
a) El RNA vírico no puede ser leído directamente, por lo que hay que retrotranscribirlo a dsDNA para que las RNA polimerasas puedan generar mRNA b) El RNA vírico es leído por los ribosomas tras una modificación química de éstos producida por una enzima que se encuentra en el virión c) El RNA vírico es rápidamente copiado a varios mRNA por una RNA polimerasa incluida en el virión d) El RNA vírico es procesado en fragmentos codificantes por una endonucleasa vírica, y éstos son copiados a los mRNA correspondientes por RNA polimerasas celulares
¿Cuál de las siguientes generalizaciones es errónea en cuanto a los retrovirus se refiere? a) Los que codifican oncogenes suelen producir tumores b) En el virión se empaquetan dos copias de su genoma ssRNA+ c) Son virus con envuelta lipídica d) Poseen actividades transcriptasa inversa, DNA endonucleasa y proteasa, asociadas al virión e) Producen inmunodeficiencias por infectar a los linfocitos T f) Presentan secuencias repetidas de gran longitud (LTR) en los extremos g) Incluyen tRNA celulares en el virión La puerta de entrada mayoritaria del virus de la inmunodeficiencia humana adquirida es a través de: a) Linfocitos T CD8+
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
En los virus con genoma ssRNA de cadena negativa:
34.2.
¿Por qué todos los virus con genoma ssRNA negativo incluyen una RNA polimerasa dependiente de RNA en los viriones? a) Porque todos estos virus se replican en el citoplasma y la RNA polimerasa celular está en el núcleo b) Porque no hay ninguna RNA polimerasa celular que emplee RNA como molde c) Porque estos virus incluyen una proteasa específica que degrada las RNA polimerasas celulares, y el virus se ve obligado a usar una propia resistente a este mecanismo de inactivación
71
CAPÍTULO VIIIM
d) Porque el RNA vírico está modificado por metilación y no es reconocido por los sistemas celulares, necesitando uno propio 34.3.
Durante el ciclo de infección del virus de la rabia: a) El RNA vírico es leído en el citoplasma por la RNA polimerasa vírica dependiente de RNA, para dar lugar a un mRNA policistrónico, que se traduce en el conjunto de proteínas del virión b) El RNA vírico es leído en el núcleo por la RNA polimerasa vírica dependiente de RNA, para dar lugar a un mRNA policistrónico, que se traduce en el conjunto de proteínas del virión c) El RNA vírico es leído en el citoplasma por su RNA polimerasa dependiente de RNA para dar lugar a una serie de mRNA monocistrónicos que, una vez poliadenilados, se traducen en las correspondientes proteínas del virión d) El RNA vírico es leído en el núcleo por la RNA polimerasa dependiente de RNA para dar lugar a una serie de mRNA monocistrónicos poliadenilados, que son transportados al citoplasma y traducidos en las correspondientes proteínas del virión
34.4.
En el ensamblaje de los viriones del virus de la rabia: a) La nucleocápsida se ensambla sobre el RNA vírico, y la envoltura dotada con proteínas específicas, se incorpora durante el proceso de salida del virus por gemación b) La nucleocápsida se ensambla en el citoplasma; posteriormente se empaqueta activamente el RNA, y la envoltura se adquiere durante el transporte del virión hacia el exterior a través del retículo endoplásmico c) La nucleocápsida se ensambla sobre el RNA vírico, y la envoltura dotada con proteínas específicas se incorpora inmediatamente antes de la liberación lítica del virus d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta
34.5.
El genoma del virus de la gripe está constituido por: a) Varias moléculas de ssRNA de sentido negativo b) Una molécula de dsRNA c) Una molécula de ssRNA de sentido positivo d) Una molécula de ssRNA de sentido negativo
34.6.
La frecuente aparición de epidemias de gripe causadas por nuevas cepas de virus es debida a: a) La alta frecuencia de mutación que presenta su cromosoma de ssRNA
72
b) La generación de nuevas combinaciones de fragmentos genómicos durante procesos de coinfección con otros virus similares c) La adaptación a humanos de cepas de virus de la gripe de otras especies animales d) Ninguna de las respuestas anteriores 34.7.
La formación de mRNA y la replicación del genoma ssRNA del virus de la gripe ocurre: a) En el núcleo la replicación, y en el citoplasma la síntesis de mRNA b) En el citoplasma ambos acontecimientos, tal y como ocurre con el virus de la rabia c) En el núcleo ambos acontecimientos d) En el núcleo la formación de mRNA y su modificación (cap, poli(A), procesamiento) y en el citoplasma la generación de copias ssRNA
34.8.
La principal característica de los reovirus es: a) Poseer un genoma fragmentado compuesto por varias moléculas de dsRNA b) Disponer de RNA polimerasa dependiente de RNA en el virión c) Ser el único grupo de virus RNA sin envuelta d) Infectar únicamente a insectos
34.9.
La presencia de reovirus está frecuentemente asociada a: a) b) c) d)
Diarreas infantiles Enfermedades coronarias Asma Gripe
34.10. La replicación del genoma de los reovirus ocurre: a) Libre en el citoplasma de las células infectadas b) En el núcleo de las células infectadas c) En una estructura específica denominada partícula subviral que permanece intacta en el citoplasma d) Asociada a la envoltura nuclear 34.11. De entre los siguientes grupos de virus animales, ¿cuál es el único grupo con genoma constituido por DNA de cadena sencilla? a) b) c) d) e)
Papovavirus Paramixovirus Parvovirus Herpesvirus Poxvirus
34.12. De entre los siguientes grupos de virus animales con genoma DNA, ¿cuál es el único que replica en el citoplasma? a) Poxvirus
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b) Parvovirus c) Herpesvirus d) Adenovirus 34.13. La formación de tumores por parte de los papovavirus como el SV40: a) Es parte del ciclo multiplicativo habitual del virus b) Es causada sólo en células no permisivas en las que se integra el virus y donde expresan proteínas responsables de las alteraciones en división presentadas por las células transformantes c) Se produce tanto en células permisivas como en no permisivas como consecuencia de la inserción del genoma virus en genes importantes para el control de la división celular d) Es consecuencia de la presencia en el virus de oncogenes cuya expresión altera el patrón de regulación de la división celular en todos los tipos celulares 34.14. Indicar en cuál de las siguientes respuestas aparecen los grupos de virus ordenados menor a mayor complejidad (equiparable al contenido de material genético): a) Picornavirus < papovavirus < adenovirus < herpesvirus < poxvirus b) Picornavirus < adenovirus < papovavirus < poxvirus < herpesvisus c) Papovavirus < picornavirus < herpesvirus < adenovirus < poxvirus d) Papovavirus < adenovirus < picornavirus < herpesvirus < poxvirus 34.15. En el ciclo multiplicativo de los papovavirus: a) El DNA vírico se replica en el núcleo, las proteínas se sintetizan en el citoplasma, y la encapsidación se produce de nuevo en el núcleo b) Todo el ciclo de replicación, síntesis de proteínas víricas y encapsidación ocurre en el núcleo c) Todo el ciclo se produce en el citoplasma d) El DNA replica en el núcleo, sale al citoplasma, donde se han sintetizado las proteínas víricas, y se produce el ensamblaje 34.16. Indicar cuál de las siguientes propiedades es una característica exclusiva de los herpesvirus: a) Capacidad para generar infecciones latentes b) Presencia de una estructura denominada tegumento alrededor de la nucleocápsida c) Genoma formado por una única molécula de DNA lineal d) Presencia de una DNA polimerasa vírica codificada por sus genes
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34.17. En el ciclo de multiplicación de los herpesvirus tipo I: a) La encapsidación y adquisición del tegumento ocurre en el núcleo, mientras que la envoltura se adquiere durante el proceso de liberación del virus a través de la membrana citoplasmática b) La encapsidación y la adquisición de las envolturas ocurren en el núcleo, siendo posteriormente transportados al exterior por el sistema de tráfico vesicular asociado al retículo endoplásmico c) El DNA se replica en el núcleo; posteriormente es exportado al citoplasma donde se produce la encapsidación, adquiriendo las envolturas externas durante el proceso de salida de la célula d) Todo el proceso se produce en el citoplasma y está mediado por enzimas víricas que acompañan al DNA dentro del virión 34.19. El virus de la varicela es: a) b) c) d)
Un Un Un Un
poxvirus adenovirus herpesvirus paramixovirus
34.20. El virus de la viruela es uno de los más complejos que se conoce. Durante las primeras fases de la infección: a) Se produce la transcripción de genes víricos y la modificación con cap y poli(A) de los correspondientes mRNA antes de la descapsidación del virus. Estos genes, de hecho, son necesarios para la descapsidación b) Se produce la liberación de las envolturas proteicas externas en el fagosoma, y la nucleocápsida viaja al núcleo, donde se producen los procesos de transcripción y replicación víricas. c) La descapsidación y la posterior liberación del DNA vírico ocurre en el citoplasma y está mediada por factores celulares. Después, el DNA es transportado al núcleo d) Tras su entrada por fagocitosis, el virus completo viaja al núcleo, donde ocurre todo el proceso 34.21. Además de por su complejidad, entre las características más curiosas presentadas por los poxvirus está: a) Presentar un genoma dsDNA lineal cuyas cadenas están entrecruzadas en los extremos b) Presentar una envoltura externa con aspecto de membrana pero de estructura muy regular y formada por proteínas, sin bicapa lipídica
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CAPÍTULO VIIIM
c) Presentar dos cuerpos laterales de composición desconocida a los lados de la nucleocápsida d) a, b y c son correctas e) Ninguna de las respuestas anteriores es una característica de los poxvirus 34.22. Uno de los aspectos más peculiares y aún poco entendidos del ciclo de multiplicación de los Poxvirus es que todo el proceso de multiplicación (transcripción, replicación y encapsidación) ocurre: a) Dentro de unas estructuras electrodensas denominadas cuerpos de inclusión que se encuentran en el interior de las mitocondrias de las células infectadas b) Dentro de unas estructuras electrodensas denominadas cuerpos de inclusión que se encuentran en el citoplasma de la célula infectada
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c) Dentro de unas estructuras electrodensas denominadas cuerpos de inclusión que se encuentran en el núcleo de las células infectadas d) En el interior de las mitocondrias de las células infectadas 34.23. Una de las propiedades distintivas de los adenovirus es: a) Su simetría combinada filamentosaicosaédrica, que recuerda a la de algunos fagos lambdoides b) La presencia de una proteína unida covalentemente a los extremos 5′ de ambas cadenas de su DNA lineal c) Su forma de replicación, que combina el círculo rodante con la replicación bidireccional d) La presencia de genes codificantes de una DNA polimerasa vírica específica
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CAPÍTULO IX PATOGENICIDAD MICROBIANA Y MECANISMOS DE INMUNIDAD
35 Barreras primarias. La respuesta inmune. Órganos y células del sistema inmune. Inmunidad inespecífica e inmunidad específica. Respuesta humoral y respuesta celular. antígenos y Anticuerpos. Estructura de las Inmunoglobulinas. Genética de la formación de inmunoglobulinas. Anticuerpos monoclonales y policlonales. El sistema del complemento.
36 El receptor para antígeno en linfocitos T (TCR). El complejo principal de histocompatibilidad (MHC). Citoquinas e inmunidad mediada por células. Relaciones evolutivas y funcionales entre inmunoglobulinas y los TCR.
37 La respuesta inmune. Interacciones celulares en las respuestas humoral y celular. Memoria y tolerancia inmunológicas. Mecanismos de inmunidad innatos y adquiridos.
38 Patogenicidad bacteriana. Virulencia y factores de virulencia. Sistemas de exportación de efectores tipo III. Endotoxinas y exotoxinas. Mecanismo de acción de algunas exotoxinas.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
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CAPÍTULO IXM
35.1.
a) b) c) d) e) 35.2.
Leucocitos polimorfonucleares Linfocitos T citotóxicos Macrófagos a y b son correctas a y c son correctas
¿Cuál de las siguientes afirmaciones define mejor el concepto de antígeno? a) Compuesto capaz de generar la producción de anticuerpos específicos b) Compuesto capaz de reaccionar específicamente con un anticuerpo o con un TCR (receptor de células T) específico c) Compuesto que reacciona específicamente con un anticuerpo, pero no induce respuesta inmune d) Compuesto que activa la respuesta inmune causando alergias
35.4.
La estructura proteica de la inmunoglobulina G se puede definir como: a) Complejo de dos polipéptidos de distintos tamaños denominados cadena ligera y cadena pesada, entrecruzados por grupos ortofosfato b) Complejo de dos polipéptidos pequeños y otros dos mayores denominados cadenas ligeras y pesadas, respectivamente, entrecruzados por puentes disulfuro c) Complejo de cuatro polipéptidos de distintos tamaños denominadas cadenas ligeras y pesadas entrecruzados por grupos ortofosfato
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35.5.
Las inmunoglobulinas G y M se diferencian en que: a) La inmunoglobulina G tiene dos sitios de unión para el anticuerpo, mientras que la M tiene 10 b) La inmunoglobulina G es producida por los linfocitos B, y la M por los Th c) La inmunoglobulina G presenta una estructura pentamérica, mientras que la M es monomérica d) La cadena pesada de la inmunoglobulina G presenta cuatro regiones constantes, mientras que la M presenta tres
En el proceso de fagocitosis de una bacteria por un macrófago: a) Se produce la fusión del fagosoma con el lisosoma para generar un fagolisosoma con concentraciones tan elevadas de compuestos tóxicos que ninguna bacteria puede sobrevivir b) Se produce la fusión del fagosoma con el lisosoma para generar un fagolisosoma, donde sólo algunas bacterias patógenas pueden sobrevivir c) Se produce la fusión del fagosoma con el retículo endoplásmico, donde se genera una gran cantidad de sustancias tóxicas que matan a la mayor parte de las bacterias d) Se produce la fusión del fagosoma con el lisosoma, donde se generan altas concentraciones de formas tóxicas de oxígeno y nitrógeno que destruye específicamente a las bacterias carentes de catalasa
35.3.
d) Complejo de dos polipéptidos de distintos tamaños denominadas cadenas α y β entrecruzados por puentes disulfuro
Indicar cuál de las siguientes respuestas incluye células implicadas en la defensa inmune inespecífica:
35.6.
Las inmunoglobulinas solubles son producidas por: a) Células plasmáticas derivadas de linfocitos B en respuesta a un inmunógeno b) Células B de memoria c) Células plasmáticas derivadas de la expansión clonal de linfocitos T d) Células fagocíticas presentadoras de antígeno derivadas de monocitos
35.7.
En la respuesta humoral se sintetizan grandes cantidades de anticuerpos específicos contra los epítopos de un inmunógeno. Esto es consecuencia de que: a) Las células precursoras linfoides disponen de un arsenal enorme de anticuerpos de superficie, diferenciándose en linfocitos productores de aquellos anticuerpos reactivos al contacto con el inmunógeno b) Durante la diferenciación a linfocitos B, los precursores de las células linfoides sufren un conjunto de reordenaciones y mutaciones somáticas que concluyen en la expresión de un único tipo de anticuerpo por cada linfocito B, que prolifera y se diferencia a célula plasmática productora de anticuerpos tras entrar en contacto con el inmunógeno y una célula T adecuada c) Cada linfocito B presenta en su superficie un conjunto de inmunoglobulinas de baja especificidad que aumenta por reordenaciones y mutaciones tras el contacto con un inmunógeno, concluyendo en una expansión clonal del que tenga mayor afinidad d) Los linfocitos T contactan con el inmunógeno unido a un macrófago, provocando la proliferación clonal del linfocito T y su diferenciación a célula plasmática productora de anticuerpos
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mPatogenicidad Microbiana y Mecanismos de Inmunidad
35.8.
La enorme diversidad (más de mil millones de tipos posibles) de inmunoglobulinas se basa en: a) La existencia de un número de genes equivalentes al número de inmunoglobulinas posibles
35.12. ¿Por qué no se dispara el sistema del complemento con los anticuerpos en solución aunque éstos estén unidos a un antígeno? a) Porque existe un anticuerpo que reconoce por su extremo Fab al componente C1q que sólo lo libera en presencia de citoquinas específicas b) Porque se requieren varias regiones Fc próximas y accesibles para la unión de C1q c) Porque los macrófagos son los que modifican la estructura de los anticuerpos a través de receptores específicos y sólo pueden actuar contra superficies d) Porque hay un inhibidor de C1q que se inactiva al contactar con una pared bacteriana
b) La existencia de un número limitado de genes separados por intrones que, una vez transcritos, sufren un procesamiento al azar de sus RNA mensajeros para dar una gran variedad de combinaciones c) La existencia de un número limitado de genes que sufren durante el desarrollo procesos de recombinación y mutación somáticas para dar lugar a una población de linfocitos B genéticamente heterogénea d) La existencia de un número limitado de genes en una población de linfocitos no diferenciada, que cuando interaccionan con un inmunógeno, sufren procesos de recombinación y mutación somáticas para dar lugar a linfocitos B productores de anticuerpos específicos 35.9.
ÔÔÔ 36.1.
a) Presentar antígenos en la superficie celular tras un proceso de fagocitosis y procesamiento intracelular b) Reconocer a los linfocitos B a través de sus anticuerpos de superficie unidos a antígenos específicos c) Reconocer a los complejos antígeno-MHC de clase I d) Reconocer a los complejos antígeno-MHC de clase II e) Reconocer a los complejos antígeno-MHC tanto de clase I como II
Un anticuerpo monoclonal es: a) Un anticuerpo que reconoce un mismo epítopo en un inmunógeno b) Un anticuerpo estructuralmente homogéneo producido por un clon de linfocitos T c) Un anticuerpo estructuralmente heterogéneo que reconoce un mismo antígeno d) Un anticuerpo estructuralmente homogéneo producido por un clon de linfocitos B
36.2.
a) Lisis de bacterias Gram negativas mediada por sueros inmunes b) Fagocitosis de bacterias capsuladas c) Atracción de leucocitos y macrófagos d) Lisis de bacterias Gram positivas mediada por sueros inmunes 35.11. La activación del sistema del complemento por la vía clásica requiere: a) La unión de inmunoglobulinas de los tipos G o M a múltiples sitios sobre una superficie
c) La unión de inmunoglobulinas de las clases G, E y A a múltiples sitios de una superficie d) La unión del antígeno a un anticuerpo de tipo G asociado a la membrana de un linfocito B activado
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La estructura de los TCR está compuesta por: a) Dos glicopéptidos denominados α/β o γ/δ, compuestos por un dominio constante y otro variable, que aparecen asociados a la membrana de células T b) Un glicopéptido denominado α con dominios constantes y variables unido a la β2 microglobulina c) Dos glicopéptidos denominados α/β o γ/δ, compuestos por dos dominios constantes y otro variable, que aparecen asociados a la membrana de células T d) Dos glicopéptidos denominados α/β o γ/δ, compuestos por un dominio constante y dos variables, asociados a la membrana de células T
35.10. Indicar en cuál de los siguientes procesos no está implicado el sistema del complemento:
b) La unión de cualquier tipo de inmunoglobulina a múltiples sitios de una superficie
La función fundamental del TCR es:
36.3.
Los TCR presentan una extraordinaria diversidad de secuencias en la zona de reconocimiento de los antígenos, de forma tal que prácticamente cualquier molécula ajena al organismo puede ser reconocida específicamente por un TCR. Esta diversidad: a) Está fundamentada en un modelo de recombinación somática entre un número
77
CAPÍTULO IXM
relativamente bajo de posibles regiones variables, regiones de unión y de diversidad durante la diferenciación de los linfocitos T b) Está basado en un modelo recombinatorio como el explicado en a), pero inducido por antígeno c) Está basado en un modelo de expresión de diversidad provocado en el procesamiento alternativo de intrones durante la diferenciación de los linfocitos T d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 36.4.
Las proteínas CD4 y CD8 son: a) Componentes de la superficie de linfocitos T que intervienen en el reconocimiento de los complejos principales de histocompatibilidad I y II, respectivamente b) Componentes de la superficie de linfocitos T que intervienen en el reconocimiento de los antígenos presentados por linfocitos y macrófagos, respectivamente c) Componentes de la superficie de linfocitos T que intervienen en el reconocimiento de los
78
Los rechazos de trasplantes de órganos y tejidos no inmunes entre humanos se deben fundamentalmente: a) La presencia de una dotación de MHC distinta, lo que acarrea la falta de reconocimiento y la consiguiente destrucción por células especializadas del sistema inmune (T citotóxicas y NK especialmente) b) La existencia de anticuerpos procedentes del tejido trasplantado que reaccionan contra el receptor, causándole daños celulares c) La aparición de TCRs diferentes que provocan el disparo de una respuesta inmune enérgica d) La incapacidad de los macrófagos para reconocer las citoquinas liberadas por el nuevo tejido
36.8.
La destrucción de células infectadas por parásitos intracelulares es mediada esencialmente por: a) La unión de anticuerpos a estos organismos y el disparo del sistema del complemento b) Las células TH, que no reconocen a esa célula como propia e inducen la lisis mediante la secreción de citotoxinas c) Células T citotóxicas, que reconocen antígenos extraños presentados por las MHC de clase I y provocan la lisis d) Macrófagos y células dendríticas e) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta
Las proteínas del complejo principal de histocompatibilidad son capaces de unirse a una extraordinaria diversidad de posibles estructuras (agregátopos) para presentarlas a los TCR. Esto implica: a) La existencia de una extraordinaria cantidad de genes MHC en cada individuo, que codifican infinidad de secuencias de las proteínas MHC b) La existencia de un pequeño número de genes que codifican igual número de proteínas MHC con baja especificidad de sustrato c) La existencia de una pequeña cantidad de genes MHC que codifican infinidad de secuencias de las proteínas MHC, por un proceso recombinativo similar al de los TCR d) ninguna de las respuestas anteriores es correcta
36.6.
36.7.
El complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de tipo I: a) Se expresa sobre la superficie de todas las células nucleadas al ser éstas infectadas por virus b) Sólo se expresa en la superficie de células fagocíticas del sistema inmune c) Se expresa en la superficie de todas las células nucleadas, permitiendo su reconocimiento por las células del sistema inmune como células propias d) Se expresa en la superficie de todas las células nucleadas solamente tras ser activadas por citoquinas específicas
36.5.
complejos principales de histocompatibilidad II y I, respectivamente d) Parte integral de las proteínas TCR en células Th y Tc, respectivamente
36.9.
Las interleuquinas 1 y 2 son: a) Proteínas secretadas por células presentadoras de antígenos (APC) y células Th, respectivamente, con efectos estimuladores de la respuesta inmune b) Proteínas secretadas por células presentadoras de antígenos y células Th, respectivamente, con efectos inhibidores de la respuesta inmune c) Citotoxinas muy potentes secretadas por linfocitos Th, que inducen la lisis de la célula con la que contacta d) Proteínas secretadas tanto por las APC como por los linfocitos Th, que provocan la reorganización cromosómica en los precursores de los linfocitos B ÔÔÔ
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mPatogenicidad Microbiana y Mecanismos de Inmunidad
37.1.
a) Es suficiente el reconocimiento del antígeno por un linfocito B b) Se requiere como mínimo la interacción entre un linfocito B y uno T c) Basta con que un macrófago presente fragmentos del antígeno a una célula T para que ésta produzca los anticuerpos d) Se requiere siempre la presencia de macrófagos, linfocitos Th y linfocitos B, que son los productores de anticuerpo e) Ninguna de estas respuestas es correcta 37.2.
37.6.
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
A pesar de no tener aún desarrollado un sistema inmune eficiente, los recién nacidos presentan resistencia innata específica frente a muchos patógenos. Esto es debido a: a) La presencia de una flora intestinal altamente eficiente en la destrucción de patógenos b) El bajo pH del estómago, que provoca la inactivación de los patógenos c) La presencia en sangre y linfa de macrófagos activados heredados de la madre d) La presencia de anticuerpos circulantes en sangre procedentes de la madre
37.7.
La inmunidad activa frente a un patógeno se diferencia de la pasiva en que: a) La activa es artificial (vacunación) mientras que la pasiva es natural (infección previa) b) La activa implica la exposición a un antígeno y la respuesta inmune consiguiente, mientras que en la pasiva no hay exposición previa al antígeno c) En la activa se forman células de memoria frente al antígeno, mientras que en la pasiva, no d) La activa se mantiene durante períodos de tiempo muy largos, mientras que la pasiva decae rápidamente e) a, b y c son correctas f) b, c y d son correctas
La tolerancia inmunológica de los linfocitos T frente a los antígenos propios: a) Se produce en el timo mediante dos selecciones sucesivas: una positiva que elimina los linfocitos T que no reconocen los MHC, y otra negativa que elimina los que reaccionan con los complejos MHC-antígenos propios b) Se produce en los ganglios linfáticos mediante dos selecciones sucesivas: una positiva que elimina los que no reconocen los MHC, y otra negativa que elimina los que
La inmunidad de un mamífero frente a una bacteria patógena para otra especie, puede ser debida a: a) La incapacidad del patógeno para interaccionar con los tejidos por falta de los receptores adecuados b) La diferencia entre la temperatura corporal y la óptima de crecimiento del patógeno c) La presencia de una flora nativa competidora que excluya al patógeno d) Todas las respuestas anteriores son correctas
La respuesta inmune humoral primaria se diferencia de la secundaria porque: a) En la primaria se producen grandes cantidades de IgG, y en la secundaria de IgM b) En la secundaria se genera un título mucho mayor de anticuerpos del mismo tipo que en la primaria c) En la primaria los anticuerpos predominantes son IgM, mientras que en la secundaria son IgG d) La respuesta secundaria sólo se produce durante la vacunación, y la primaria es la forma natural de inmunización a largo plazo
37.4.
37.5.
La inmunidad mediada por células se define como: a) Un tipo de respuesta inmune en el que intervienen células específicas de antígeno, pero en la que los anticuerpos juegan un papel de menor importancia b) La respuesta inespecífica de fagocitosis causada por los macrófagos y otras células frente a bacterias y virus circulantes por la sangre o la linfa c) Un tipo de respuesta inmune mediada por la activación del complemento d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta
37.3.
reaccionan con los complejos MHC-antígenos propios c) Se produce por todo el sistema linfático cuando las células T con TCR autoinmunes se pegan a las células NK, que provocan su lisis d) Se produce por una sobreactivación de los TCR que provoca la apoptosis de la célula
En la producción de anticuerpos contra un inmunógeno durante la respuesta inmune primaria:
37.8.
La respuesta inmune primaria frente a un virus: a) Es mediada fundamentalmente por células T citotóxicas y NK b) Es mediada por macrófagos c) Es mediada por anticuerpos específicos que se unen a la célula infectada y la marcan para ser destruida
79
CAPÍTULO IXM
d) Es mediada por sustancias antivíricas como el interferón que bloquea la replicación del virus
b) Termoestables c) Productoras de efectos sistémicos generales d) De componente tóxico (lípido A) poco inmunogénico e) Tóxicas sólo en dosis elevadas f) Características de bacterias Gram negativas y Gram positivas
ÔÔÔ 38.1.
El término virulencia designa: a) La rapidez con la que un patógeno causa una enfermedad b) El porcentaje de individuos de una población que desarrolla una enfermedad c) El porcentaje de individuos de una población que mueren de una determinada enfermedad infecciosa d) La capacidad relativa de un parásito para causar una enfermedad
38.2.
Indicar la opción falsa. El término virulencia está relacionado con la intensidad de la patogenicidad propia de un determinado agente patógeno. Factores que influyen en la misma o relacionados con ella son: a) b) c) d) e) f) g)
38.3.
38.4.
Proteínas solubles Termolábiles Causantes de enfermedades similares Muy inmunogénicas Altamente letales Producidas tanto por bacterias Gram negativas como Gram positivas
Las endotoxinas son: a) Productos tóxicos secretados por las bacterias durante la infección intracelular b) Productos antibacterianos producidos por el organismo infectado c) Fragmentos de las envolturas celulares de bacterias Gram negativas d) Toxinas producidas por las bacterias patógenas solamente cuando infectan a un organismo superior
38.5.
Indicar la opción falsa. Las endotoxinas microbianas se liberan sólo cuando el microorganismo se destruye. Normalmente son: a) Lipopolisacáridos
80
Indicar la opción falsa. Los mamíferos producen una serie de barreras químicas específicas para combatir a los parásitos. Entre éstas se encuentran: a) b) c) d) e) f)
38.7.
Invasividad Infectividad Potencial patogénico Potencial nosocomial Toxigenicidad Dosis letal 50% (DL50) Dosis infectiva 50% (DI50)
Indicar la opción falsa. Las exotoxinas microbianas se liberan al ambiente durante el crecimiento del microorganismo. Normalmente son: a) b) c) d) e) f)
38.6.
Interferones Fibronectina Hormonas (corticoides, estrógenos) Bacteriocinas Poliopéptidos catiónicos (β-lisina, leuquinas) Citoquinas (factores de necrosis tumoral)
Indicar cuál de las siguientes respuestas incluye sólo a patógenos intracelulares (obligados o facultativos): a) Staphylococcus aureus, Neisseria gonorrhoeae, Salmonella enteritidis b) Salmonella enteritidis, Streptococcus pneumoniae, Listeria monocytogenes c) Mycobacterium tuberculosis, Salmonella enteritidis, Shigella disenteriae d) Treponema pallidum, Campylobacter fetus, Corynebacterium diphteriae
38.8.
Existen diversos sistemas de exportación, bien conservados evolutivamente, mediante los que las bacterias transportan macromoléculas a través de la barrera de permeabilidad que constituye la envoltura celular. El que mayor número de sustratos transporta es el denominado sistema de exportación de tipo II. Sin embargo, en bacterias Gram negativas es bastante frecuente la presencia del sistema denominado de tipo III. En estos casos, la función de estos sistemas es: a) Inyectar proteínas efectoras bacterianas a través de la membrana citoplásmica de las células eucarióticas, para inducir en ellas una respuesta adecuada a los intereses del patógeno b) Secretar proteínas al medio externo, de forma que atraviesen la membrana externa de bacterias Gram negativas c) Permitir el intercambio de información genética entre bacterias mediante conjugación d) Permitir la secreción de toxinas citolíticas a través de la envoltura bacteriana sin afectarla
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
mPatogenicidad Microbiana y Mecanismos de Inmunidad
38.9.
Las toxinas de tipo A-B son secretadas por muchas bacterias patógenas. Su principal característica es que: a) Son citolíticas debido a su actividad enzimática sobre los lípidos de la envoltura b) Son secretadas siempre en el tracto intestinal c) En su acción, sólo la subunidad A es activa, mientras que la B permite la interacción con la envoltura y el transporte de la A hacia el interior d) Son toxinas que afectan al sistema nervioso, bien relajándolo o bien provocando su contracción violenta
38.10. Indicar si la toxina diftérica encaja en alguna de las siguientes definiciones: a) Toxina de tipo A-B codificada en un fago lisogénico de Corynebacterium diphteriae que modifica el factor de elongación EF2 de eucariotas b) Enterotoxina de tipo A-B codificada en un fago lisogénico de Corynebacterium diphteriae que provoca la activación de la adenilato ciclasa del epitelio intestinal c) Toxina de tipo citolítico codificada en un fago lisogénico de Corynebacterium diphteriae que provoca la acumulación de una membrana mucosa de células muertas en la garganta de los enfermos d) Neurotoxina de tipo A-B codificada en un fago lisogénico de Corynebacterium diphteriae que bloquea la liberación de acetilcolina desde los terminales nerviosos, bloqueando la contracción muscular e) Ninguna definición anterior es correcta 38.11. De entre los siguientes géneros bacterianos, indicar cuál se corresponde con el del agente causante de la tuberculosis: a) Corynebacterium
PREGUNTAS MICROBIOLOGÍA
b) c) d) e)
Clostridium Cólera Mycobacterium Staphylococcus
38.12. Indicar cuál de los siguientes factores de virulencia resulta esencial para la patogénesis de Streptococcus pneumoniae: a) b) c) d)
Cápsula Estreptolisina Toxina eritrogénica Coagulasa
38.13. Las toxinas botulínica y tetánica son producidas por distintas especies de Clostridium y ejercen una potente acción sobre el sistema nervioso, consistente respectivamente en: a) Bloqueo en la liberación de acetilcolina en uniones neuromusculares y glicina en uniones interneuronales inhibitorias b) Bloqueo en la liberación de glicina en uniones neuromusculares y acetilcolina en uniones interneuronales inhibitorias c) Bloqueo en la liberación de acetilcolina en uniones interneuronales inhibitorias y glicina en uniones neuromusculares d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta 38.14. Indicar cuál de los siguientes géneros bacterianos contiene patógenos que emplean la polimerización de componentes del citoesqueleto para su movilidad en el interior de células eucarióticas que infectan: a) b) c) d) e)
Legionella, Salmonella Bartonella, Listeria Listeria, Salmonella Listeria, Shigella Salmonella, Shigella
81
Respuestas
CAPÍTULO I HISTORIA Y MÉTODOS EN MICROBIOLOGÍA
1.1.
e) Z. Jansen fue el primero en describir el microscopio compuesto sobre 1595, tras montar dos lentes sobre un tubo, pero fue Robert Hooke quien describió la morfología de los cuerpos fructíferos de mohos y la división en células de los tejidos biológicos hacia 1660.
1.2.
Antonie van Leeuwenhoek era un comerciante de telas holandés que desarrolló una metodología propia para la construcción de lentes casi esféricas de gran aumento, que colocaba entre dos placas de metal, y a las que unía un sistema de tornillos que le permitía fijar la posición de la muestra respecto a la lente. Con ellas fue capaz de identificar bacterias de morfologías variadas, cuya descripción enviaba a Londres en forma de cartas a la Royal Society.
1.3.
1.4.
1.5.
Pasteur y Tyndall. Louis Pasteur diseñó matraces con cuellos largos y finos doblados, pero abiertos al exterior, dentro de los cuales había introducido caldos de carne. Tras hervirlos y calentar los cuellos de los matraces demostró que no se producía crecimiento, aún cuando se mantuvieran sin cerrar los extremos. Hoy en día aún se conservan estériles algunos de estos matraces en el museo del Instituto Pasteur de París. Por su parte, John Tyndall demostró en 1877 la existencia de formas de microorganismos muy termorresistentes, que justificaban algunos resultados publicados por los partidarios de la generación espontánea, y desarrolló un método de esterilización mediante calentamientos separados entre sí 24 horas que eliminaban estas formas de resistencia (esterilización fraccionada o tindalización). c) En 1882 R. Koch empleó técnicas de aislamiento de microorganismos con medios de cultivo solidificados con gelatina o agar en placas estériles de gran superficie (placas de Petri, desarrolladas por Richard Petri) para aislar e identificar al agente causante de la tuberculosis. e) La primera demostración clara de la responsabilidad de un microorganismo concreto como agente causante de una enfermedad fue debida al trabajo del médico de origen alemán Robert Koch en 1876. Para ello, Koch inyectó material de ovejas enfermas de carbunco a ratones sanos, que enfermaron. Tras pasar la enfermedad de forma seriada en ratones, Koch pudo aislar de sus bazos la bacte-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
ria, empleando un medio de cultivo, y a partir de la cepa aislada pudo reproducir otra vez la enfermedad en ratón. Esta serie de experimentos le sirvieron para establecer lo que se denominaron desde entonces los Postulados de Koch: 1) El microorganismo debe estar presente en las lesiones de la enfermedad; 2) El microorganismo debe ser cultivado y purificado en laboratorio; 3) Al inocular el aislado de laboratorio en un animal modelo debe de reproducirse la enfermedad; 4) De este último debe poderse aislar otra vez el mismo microorganismo. 1.6.
Jenner y Viruela, respectivamente. Edward Jenner en un trabajo publicado en 1798 (An inquiry into the causes and effects of the Variolae Vaccinae, a disease discovered in some of the western counties of England, particularly Gloucestershire, and known by the name of the cow-pox) demostró que el material procedente de vesículas producidas por la viruela vacuna inoculado bajo la piel, podía proteger frente a la infección por el peligroso virus de la viruela humana. Este procedimiento recibió por ello el nombre de vacunación.
1.7.
Winogradsky y Beijerinck, respectivamente. El ruso Sergei Winogradsky descubrió que las bacterias del suelo eran capaces de oxidar amonio, hierro y azufre para obtener energía, siendo muchas de ellas capaces de fijar CO2. Además, demostró la fijación de N2 y la degradación de celulosa por parte de las bacterias del suelo. Beijerinck contribuyó al estudio del papel de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos con el aislamiento de bacterias fijadoras de N2, tanto de vida libre (Azotobacter), como de nódulos radiculares de leguminosas, así como de bacterias sulfatorreductoras. Son de alguna forma los pioneros en el establecimiento de medios de enriquecimiento y selectivos.
1.8.
Winogradsky. Ver respuesta a la pregunta 1.7.
1.9.
a) En 1892, Dimitri Ivanowski demostró que los extractos de hojas de tabaco afectadas por la enfermedad denominada mosaico del tabaco, podía transmitir la enfermedad a plantas sanas, incluso después de ser filtrados a través del filtro de porcelana porosa desarrollado por Chamberland, un colaborador de Pasteur. Sin embargo, no acertó a definir estos resultados más que como consecuencia de la presencia de una toxina en dicho extracto. Unos años más tarde (1898-1900), M. W. Beije-
85
CAPÍTULO IM
rinck demostró que la savia filtrada también trasmitía la misma enfermedad, proponiendo que ésta estaba causada por una entidad distinta de las bacterias, a la que denominó virus filtrable. 1.10. Stanley. Wendell Meredith Stanley publicó en 1935 que había cristalizado el virus del mosaico del tabaco, descubriendo que estaba formado en su mayor parte por proteínas. Al poco tiempo, Bawden y Pirie demostraron que también era posible detectar ácidos nucleicos además de proteínas. 1.11. c) Se han descrito unas 16 enfermedades de plantas causadas por viroides, unas moléculas de RNA monocatenario y circular de 250 a 300 nucleótidos de longitud y que se transmiten de forma mecánica (mediante vectores artrópodos sobre todo). Los viroides entran en las células y se multiplican en su núcleo mediante el mecanismo de círculo rodante hasta alcanzar entre 200 y 10.000 copias, pero no se traducen a proteínas. El agente causante de la hepatitis D en humanos comparte con los viroides la estructura del genoma y el mecanismo de replicación, pero es un virus defectivo (requiere la contribución de otro virus, el virus de la hepatitis B, que le proporciona la proteína mayoritaria de la envuelta). 1.12. d) S. Prusiner (Premio Nobel, 1997. propuso que determinados trastornos degenerativos del sistema nervioso tales como el scrapie de las ovejas (tembladera), el kuru transmitido por canibalismo entre aborígenes de Nueva Guinea, o la encefalitis espongiforme del ganado vacuno, están producidos por una proteína alterada o prión capaz de modificar la estructura de sus equivalentes sanas, dando lugar a más proteína alterada. Aunque en la actualidad se han acumulado pruebas muy concluyentes que confirman esta teoría, aún se mantiene en algunos ambientes científicos cierta controversia respecto a esta interpretación. ÔÔÔ 2.1.
b) En número de moles, el hidrógeno (H) superaría a los demás, pero en masa el mayoritario es el carbono (~50%), seguido por el oxígeno (~20%), el nitrógeno (~14%), el hidrógeno (~8%) y el fósforo (~3%).
2.2.
d) Sólo 21 L-aminoácidos forman parte de las proteínas. Las conformaciones D sólo aparecen en antibióticos y en paredes bacterianas.
2.3.
c) La secuencia de aminoácidos forma la denominada estructura primaria, que se pliega inicialmente de forma parcial en hélices α y láminas β principalmente, en lo que se denomina estructura secundaria. El conjunto de plegamientos de éstas en sus correspondientes dominios para dar lugar a la estructura plegada de la proteína es lo que se denomina estructura terciaria, reservándose el térmi-
86
no de estructura cuaternaria para el agrupamiento de un conjunto de subunidades proteicas para generar una enzima activa. 2.4.
e) Los lípidos disponen de cabezas polares y colas hidrofóbicas que los obligan a agruparse en vesículas y membranas cuando se encuentran en medios acuosos. Acúmulos de diversos tipos de lípidos son empleados como reservas energéticas en muchos tipos celulares,
2.5.
b) Los genes incluyen secuencias promotoras y reguladoras que modulan su expresión, además de las regiones que codifican la secuencia de aminoácidos.
2.6.
e) En este proceso se requieren secuencias de DNA denominadas promotores que preceden a las regiones codificantes. Las RNA polimerasas son enzimas que se unen a dichas secuencias e inician su copia a una molécula de RNA denominada mensajero.
2.7.
a) Tanto en procariotas como en eucariotas la síntesis de proteínas es llevada a cabo por los ribosomas, complejos de RNA y proteínas compuestos por dos subunidades, una mayor y otra menor. En procariotas, el tamaño de estos ribosomas es menor que en eucariotas, siendo denominados 70S y 80S respectivamente, en función de su velocidad de sedimentación en ultracentrifugación (unidades Svedberg).
2.8.
e) La tercera base de los codones admite muchos cambios, y en especial transiciones entre purinas (A ↔ G) o pirimidinas (C ↔ T), sin que cambie la especificidad de codificación de aminoácido. Por tanto, la mayor parte de este tipo de mutaciones no modifica la secuencia de aminoácidos de la proteína codificada, por lo que no manifiestan ninguna pérdida o modificación funcional que pudiera ser seleccionable.
2.9.
La secuencia del RNA ribosómico 16S y 18S se ha empleado de forma muy extensa como reloj molecular para establecer las relaciones y distancias evolutivas (filogenia) entre los distintos grupos de organismos por varias razones: 1) se encuentra universalmente distribuida; 2) es muy abundante en la célula; 3) presenta regiones altamente conservadas (de evolución lenta) que permiten la comparación de organismos muy alejados evolutivamente; 4) presenta regiones variables que permiten la comparación y diferenciación entre organismos próximos. Empleando éste y otros relojes moleculares, se ha llegado a la conclusión de que todos los organismos celulares se engloban en tres grandes grupos o dominios denominados Bacteria, Archaea y Eukarya.
2.10. d) La separación funcional que provoca la existencia de sistemas de membranas internas genera unas enormes diferencias en procesos tan impor-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mHistoria y Metódos en Microbiología
tantes como la expresión génica o la glicosilación de proteínas. El hecho de que haya bacterias con cromosoma lineal y muchos procariotas sin proteoglicano ((p. ej. Arqueas) descarta las respuestas a) y b).
3.6.
a) F; la tinción aumenta únicamente el contraste. b) V; en el contraste de fases, la muestra ha de ser iluminada en ángulo, por lo que se requiere un diafragma anular en el condensador. Además, se incluye un anillo de contraste (anillo de Zernicke) tras la lente del objetivo, que permite el tratamiento diferencial de los haces desviados respecto a la luz lo transmitida directamente. c) F; los oculares sólo introducen aumentos sobre la imagen formada en el objetivo, pero no añaden más resolución a la misma. De hecho, ocurre lo mismo cuando se quiere ampliar una fotografía: no se ven más detalles de los que hay en el negativo, por mucho que se amplíe la imagen. d) V; El primer colorante (cristal violeta) forma un complejo con el lugol que precipita en el interior de la malla de peptidoglicano, siendo retenido en las Gram positivas por lo tupida que es en este grupo de bacterias. e) F; sólo se necesita un anillo (diafragma anular) en el condensador para iluminar la muestra con un gran ángulo de inclinación. f) F; en los microscopios electrónicos normales, el voltaje al que son acelerados los electrones no les permite atravesar grandes distancias en materia orgánica, por lo que las muestras ha de ser cortadas en secciones muy delgadas para poder observar detalles internos.
3.7.
d) Los materiales biológicos apenas se diferencian entre sí en cuanto a la absorción o la desviación de los haces de electrones, por lo que requieren la utilización de metales pesados para su contrastado.
3.8.
c) Para las tinciones diferenciales clásicas se suelen emplear la fijación por calor por su facilidad de aplicación y generalización.
3.9.
e) Cuando la luz atraviesa una bacteria de tamaño medio, parte de ella es desviada y retrasada aproximadamente un cuarto de la longitud de onda. Esta luz desviada es trasmitida a través de un camino óptico diferente, el anillo de Zernicke (Premio Nobel, 1953), durante el cual acumula un retraso adicional equivalente a otro cuarto de su longitud de onda. Finalmente, los haces desviados que han acumulado un retraso total de media longitud de onda, son recombinados en el ocular con los no desviados procedentes del mismo punto, dando lugar a una interferencia negativa.
ÔÔÔ 3.1.
c) En la expresión matemática simplificada que define el límite de resolución de un microscopio óptico (d = 0,5 × l/AN), los parámetros más importantes son la denominada apertura numérica de la lente objetivo (AN) y la longitud de onda empleada (l). La AN es un valor fijo para cada lente que está relacionado con el ángulo máximo de entrada de la luz al objetivo, y que alcanza como máximo un valor en torno a 1,4. Cuanto menor sea la longitud de onda empleada (l), mejor será la resolución (d menor), por lo que muchas veces se utilizan filtros verdes o azules colocados sobre la fuente de iluminación. Las lentes oculares sólo actúan amplificando la imagen, nunca incrementando la resolución.
3.2.
a) En las tinciones diferenciales más habituales en Microbiología hay siempre un paso diferencial, consistente en un lavado que arrastra el primer colorante, dejando a determinadas bacterias susceptibles de ser teñidas por el colorante de contraste. En el caso de la tinción de Gram, este paso es la decoloración con etanol, que lava el primer colorante (cristal violeta) de las paredes Gram negativas debido al bajo entrecruzamiento de su peptidoglicano, mientras que el complejo de este colorante con el lugol queda atrapado en la gruesa red de peptidoglicano de las Gram positivas.
3.3.
3.4.
3.5.
c) El principio del microscopio de campo oscuro es la utilización de una iluminación muy inclinada sobre la muestra, de forma que únicamente la luz desviada pueda penetrar en el objetivo y ser así detectada como puntos brillantes sobre un fondo oscuro. Entre las aplicaciones más extendidas de la microscopía de campo oscuro se encuentra la detección de espiroquetas en muestras de tejidos, debido a que éstas poseen un alto índice de refracción que permite observar la luz que las atraviesa, a pesar de su escaso grosor. c) En microscopía de fluorescencia, la lámpara UV de amplio espectro ilumina la muestra a través del objetivo. Adicionalmente, dispone de iluminación visible a través del condensador, para hacer observaciones también de campo claro, de contraste de fases, etc. c) El sistema óptico del microscopio confocal permite seleccionar la iluminación procedente de planos o secciones de la muestra, por lo que se puede obtener una reconstrucción tridimensional de la muestra marcada mediante la superposición informática de éstos.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
ÔÔÔ 4.1.
f) También se llaman medios complejos. Tienen la ventaja de permitir el crecimiento de poblaciones de microorganismos muy diversas, pero son poco útiles para estudios fisiológicos.
4.2.
c) Los medios de enriquecimiento se emplean con gran frecuencia en la detección de bacterias patógenas, en muestras de alimentos o clínicas,
87
CAPÍTULO IM
cuando su presencia se estima en un número muy bajo, y no pueden ser identificados directamente por técnicas de plaqueo. Un ejemplo es el empleo de medio de telurito para la detección de Salmonella en carnes, donde la legislación vigente determina como requisito para el consumo su ausencia en 25 g de muestra alimentaria. 4.3.
c) La presencia de lactosa y del indicador rojo neutro permite diferenciar entre fermentadores de lactosa y no fermentadores, mientras que las sales biliares seleccionan el crecimiento de microorganismos resistentes.
4.4.
e) La actividad del agua define el denominado agua libre o moléculas de agua disponibles, dado que siempre hay una parte de ella que está interaccionando con solutos (agua de solvatación y efecto osmótico) y otra con superficies (efecto matricial), no pudiendo ser utilizada por el microorganismo.
4.5.
a) F: las bases minerales carecen de fuentes de carbono y energía orgánicas. b) F: al tratarse de material plástico muy termosensible, se emplea óxido de etileno para su esterilización.
4.7.
a) Su poder de penetración y su escasa incidencia en las características organolépticas de los alimentos permiten su utilización tras el envasado.
4.8.
a) Existen diversos mecanismos de reparación de DNA solapantes en la célula, pero la fotorreactivación es el más rápido para la eliminación de los dímeros de timina, uno de los daños más frecuentes causados por la radiación ultravioleta. Esta fotorreactivación es activada energéticamente por la incidencia de un fotón de longitud de onda correspondiente al azul.
4.9.
c) El coeficiente fenol compara la sustancia a ensayar con la del fenol, midiendo las concentraciones necesarias para producir un efecto bactericida similar sobre una suspensión densa de una bacteria modelo (Staphylococcus aureus habitualmente).
4.10. c) Lo único que se observa en estos ensayos es la aparición de halos de inhibición que reflejan zonas en las que no han podido crecer las bacterias allí inoculadas, pero no se puede determinar si es debido a la acción de un microbiostático o de un microbicida (lítico o no). 4.11. a) fenol; b) esporas; c) diauxia; d) auxótrofo
c) F: depende también de la temperatura y del medio de cultivo en el que se encuentre.
ÔÔÔ
d) F: la radiación UV no atraviesa el vidrio. e) V: este tipo de radiaciones pueden actuar directamente sobre átomos y generar radicales libres extremadamente reactivos, siendo especialmente relevantes los derivados del oxígeno (superóxido, radical hidroxilo). f) V: el exceso de temperatura en ambiente oxidante provoca la caramelización de los azúcares, convirtiéndolos muchas veces en derivados tóxicos para los microorganismos.
5.1.
e) Aunque los límites de temperatura de crecimiento de microorganismos procariotas son muy amplios, se consideran como mesófilos (capaces de crecer a temperaturas intermedias) a aquellos cuyo rango de temperatura de crecimiento se asemeja más al nuestro (15-45 °C).
5.2.
d) La velocidad de crecimiento de un microorganismo responde a la temperatura de forma similar a como lo hace una reacción química, incrementando su velocidad con ésta hasta que alguna de las enzimas críticas para el crecimiento se inactivan térmicamente, bloqueando completamente el crecimiento a temperatura ligeramente por encima de la óptima.
5.3.
a) La constante de velocidad de crecimiento es uno de los factores más importantes a deducir de las curvas de crecimiento, y su determinación sólo puede hacerse en la fase de crecimiento activo.
5.4.
c) Cuando las bacterias procedentes de un inóculo crecido son reinoculadas en medio fresco, se produce un período de adaptación que varía de unas bacterias a otras, por lo que el inicio de división no es sincronizado. Además, los ciclos celulares nunca son exactamente igual de largos para cada bacteria de una misma población, por lo que incluso los cultivos sincronizados artificialmente, pierden enseguida su sincronía.
g) F: hay muchos microorganismos que no requieren ningún tipo de vitaminas. h) F: los sistemas de transporte de glucosa son tan eficientes en E. coli y en la mayor parte de las bacterias, que se encuentran saturados a concentraciones muy bajas, por lo que la velocidad de crecimiento depende más del tipo de azúcar empleado que de su concentración. 4.6.
88
d) Cuando una población bacteriana homogénea es tratada a una determinada temperatura por encima de su límite de temperatura máxima de crecimiento, la velocidad de muerte de la población es exponencial en vez de lineal por lo que, a períodos constantes de tiempo, le corresponden porcentajes de células muertas. El tiempo de reducción decimal es el necesario para eliminar un 90% de la población, y se emplea como indicador para determinar el tiempo necesario en un proceso de esterilización.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mHistoria y Metódos en Microbiología
5.5.
a) Es cuestión de aplicar la fórmula 10 × 2n, donde n es el número de generaciones, que será igual a (6 h Latencia en h) × k.
5.6.
d) El rendimiento del crecimiento (Y) es un valor numérico muy utilizado en procesos industriales (Fermentaciones, sistemas de depuración), pues relaciona la biomasa producida con la cantidad de sustrato consumida para llegar a ella.
5.7.
c) En un cultivo continuo se regula bien la concentración de nutrientes o la densidad de población mediante la dilución constante con medio fresco, de forma que la velocidad de crecimiento se adapta a la disponibilidad de nutrientes en cada instante. Por ello, en muchas aplicaciones el crecimiento de la población es lineal al ser menor la velocidad de entrada de nutrientes que la capacidad de consumo del cultivo. Además, no es posible hacer crecer al organismo más deprisa que el máximo alcanzado en cultivo discontinuo, cuando composición y concentración de nutrientes se conservan.
5.8.
d) Hay diversos métodos para conseguirlo. En los métodos genéticos, se emplean mutantes termosensibles en DnaA, la proteína iniciadora, que son tratados a 42 °C para bloquear la iniciación de la
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
replicación, reiniciándose ésta simultáneamente en todas las células al bajar a temperatura permisiva. En los métodos químicos, se suele tratar con inhibidores que bloquean en un momento preferencial del ciclo celular, mientras que en los nutricionales se limita un nutriente, generalmente fosfato, y las células se acumulan en el inicio de replicación hasta que se vuelve a añadir el nutriente. 5.9.
c) Debido al tamaño del cromosoma circular de E. coli, la replicación requiere más tiempo que la propia duplicación bacteriana, por lo que se ven obligados a mantener varias copias del cromosoma en la misma célula replicándose de forma simultánea, incluso durante el período de división celular.
5.10. d) El primer antimicrobiano provoca la muerte celular como se desprende de la caída de la línea discontinua, pero las estructuras celulares permanecen intactas, lo que se deduce de la estabilización del valor de densidad óptica (bactericida no lítico). En el caso C, se produce la estabilización de la DO y del número, lo que implica que las células no mueren, pero están bloqueadas en su crecimiento (bacteriostático). En B, el antimicrobiano no sólo mata, sino que da lugar a la destrucción de los cuerpos celulares (bacteriolítico).
89
CAPÍTULO II ESTRUCTURA DE LOS MICROORGANISMOS
6.1.
6.2.
d) La D-alanina y el D-glutámico aparecen en elevadas concentraciones en los hidrolizados de casi todas las bacterias por ser componentes normales de la red de peptidoglicano. b) La mayor parte de las bacterias tienen un contenido genético de 2.000 a 6.000 kpb, y se calcula que una proteína de tamaño medio requiere aproximadamente 1 kpb de DNA para su codificación, existiendo también un pequeño porcentaje de genoma no codificante. En el caso de E. coli, se estima un genoma (variable en cuanto a tamaño de unas cepas a otras) de unas 4.300 kpb, lo que sugiere que codifica unas 4.000 proteínas.
6.3.
e) El modelo tradicional de cromosoma bacteriano es circular y único, aunque puedan coexistir varias copias en la misma bacteria. No obstante, cada vez son mas frecuentes las descripciones de bacterias con dos cromosomas circulares (p. ej. Deinococcus) o con cromosomas y plásmidos lineales (algunas espiroquetas).
6.4.
d) La relación entre coeficiente de sedimentación y tamaño molecular no es lineal. Así, los ribosomas completos sedimentan a 70S, mientras que cada una de sus subunidades lo hace a 30S y 50S.
6.5.
a) En los ribosomas de bacterias sólo aparecen estos 3 RNA, mientras que en los de eucariotas hay un cuarto RNA de 5,8S asociado a la subunidad mayor, además de los RNA 18S y 28S de mayor tamaño, derivados evolutivamente de los bacterianos de 16S y 23S.
6.6.
6.7.
a) Los acúmulos de azufre aparecen cuando existen en el medio formas más reducidas de azufre de la que tomar electrones, bien para respiración, o bien para alimentar un sistema fotosintético. En muchos microorganismos esta acumulación es interna, pero hay otros en los que es externa. En cualquiera de los casos, el azufre es pues un intermediario del que se pueden extraer aún electrones cuando la fuente externa más reducida se ha consumido. a) La acumulación de polímeros de glucosa o de β-hidroxibutirato emplean mecanismos y estructuras de almacenamiento muy distintos que no coinciden en la misma bacteria. Sin embargo, parece responder al mismo tipo de estímulo, esencialmen-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
te una limitación en otros nutrientes con abundancia de fuente de carbono. 6.8.
d) Los polímeros de glucosa se tiñen de color rojizo con soluciones de yodo, mientras que los acúmulos de PHB, por su naturaleza hidrofóbica, se tiñen de forma muy específica con Negro Sudán.
6.9.
d) Vesículas de gas, clorosomas y carboxisomas son definidos en muchos textos como cuerpos de inclusión o inclusiones citoplásmicas, pero se trata de pseudoorgánulos rodeados de una membrana no unitaria con funciones definidas relacionadas con la fisiología del organismo, pero nunca acúmulos de materiales de reserva.
6.10. d) Los carboxisomas son estructuras de morfología hexagonal rodeadas de una membrana proteica que aparecen en algunos organismos autótrofos cuando fijan CO2, y contienen grandes cantidades de ribulosa 1,5-bifosfato carboxilasa, la enzima clave en la fijación del CO2 en el ciclo de Calvin. 6.11. b) La pared de las vesículas de gas está compuesta por dos tipos de proteínas, denominadas GvpA y GvpC capaces de polimerizar en estructuras muy rígidas y regulares, y que presentan una superficie hidrofílica, que da al citoplasma, y otra hidrofóbica, que da al interior de la vesícula. Estas proteínas están muy conservadas evolutivamente. 6.12. c) Se trata de pseudoorgánulos rodeados de una membrana no unitaria y adosados a la membrana citoplásmica. Contienen los pigmentos antena, y transfieren la energía captada hacia la membrana citoplásmica, que es donde se encuentra el centro activo y la cadena transportadora de electrones. ÔÔÔ 7.1.
c) Con algunas excepciones, los ácidos grasos de bacterias son saturados o monoinsaturados, mientras que en eucariotas predominan los poliinsaturados.
7.2.
d) La ausencia de colesterol es una característica muy general entre los procariotas. No obstante, algunas bacterias del grupo de los micoplasmas presentan una elevada concentración de este lípido en sus membranas, probablemente como consecuencia de la necesidad de mantener un sistema
91
CAPÍTULO IIM
alternativo para mantener la rigidez de la envoltura, provocada por la carencia de peptidoglicano característica del grupo. 7.3.
7.4.
7.5.
d) Los dobles enlaces en medio de una cadena alifática generan un ángulo en ésta que dificulta el empaquetamiento hidrofóbico de los lípidos, e incrementa por tanto el grado de fluidez de la membrana. La eliminación de estos lípidos favorece un mayor grado de empaquetamiento entre ellos y permite evitar un exceso de fluidez al aumentar la temperatura. d) Independientemente de que empleen gradientes electroquímicos (simportadores y antiportadores), o hidrólisis de enlaces energéticos (uniportadores), todos los sistemas de transporte de nutrientes en contra de gradiente de concentración requieren el consumo de energía para su funcionamiento. c) El peptidoglicano es una estructura común a la inmensa mayoría de las bacterias, aunque existen excepciones en las que se ha perdido la capacidad para su síntesis. Destacan entre éstas excepciones los micoplasmas, todo un grupo de microorganismos habitualmente parásitos de morfología moldeable (pleomórficos), que están muy relacionados filogenéticamente con bacterias Gram positivas anaeróbicas (clostridios). En Planctomyces, por contra, la pared de peptidoglicano ha sido sustituida por proteínas fuertemente ensambladas, que le confieren rigidez y morfología estable. El caso de las clamidias es aún más curioso, porque son sensibles a la acción de los β-lactámicos y presentan en su genoma genes que codifican enzimas de la biosíntesis de peptidoglicano, pero no resulta detectable químicamente dicha estructura.
7.6.
a) La tercera posición de la cadena tetrapeptídica suele corresponder al ácido meso-diaminopimélico en la mayoría, aunque no en todas, de las bacterias Gram negativas, estableciéndose el enlace intercatenario entre el grupo amino libre de este diaminoácido, y el carboxilo de la D-alanina de posición 4ª de otra cadena.
7.7.
e) La lisozima produce la hidrólisis de los puentes glicosídicos β (1 → 4)que unen al N-acetilmurámico (NAM) con la N-acetilglucosamina (NAG) siguiente, sin afectar a los formados entre NAG → NAM. Por ello, la hidrólisis produce disacáridos con cadenas de 4 aminoácidos, que pueden estar unidos entre sí a través de éstos. Adicionalmente se producen pequeñas cantidades de disacáridos con cinco aminoácidos, trímeros de disacáridos, y una pequeña proporción de disacáridos unidos a la lipoproteína de Braun.
7.8.
92
c) Los β-lactámicos presentan una estructura que se asemeja a la de las dos D-alaninas terminales de las cadenas precursoras del peptidoglicano, por lo
que son reconocidas por las transpeptidasas y se unen a ellas covalentemente tras la ruptura del anillo lactámico, inactivando de forma prácticamente irreversible estas enzimas. 7.9.
d) Los aminoácidos que forman los puentes interpeptídicos entre las cadenas de peptidoglicano en Gram positivas son añadidos por enzimas específicas una vez que el precursor disacárido-pentapéptido está unido al transportador en la cara interna de la membrana citoplasmática, siendo posteriormente transportado hacia la cara externa mediante enzimas específicas.
7.10. a) El peptidoglicano de las Gram positivas presenta polímeros de azúcares o de polialcoholes fosfato, denominados ácidos teicoicos, a los que se unen con frecuencia D-aminoácidos. En Gram negativos aparece la lipoproteína del peptidoglicano, o lipoproteína de Braun, una pequeña proteína de 55 aminoácidos en cuyo extremo carboxilo aparece una lisina que se une mediante su ε-amino libre al grupo α-carboxilo del centro L del ácido meso-diaminopimélico. 7.11. a) Se trata de una bicapa lipídica asimétrica en la que la cara externa está compuesta mayoritariamente por lipopolisacárido, mientras que la interna es de composición similar a la membrana plasmática. Rodea al peptidoglicano, al que a su vez se encuentra unido mediante la lipoproteína de Braun, y presenta un elevado contenido proteico, especialmente porinas inespecíficas y específicas. 7.12. a) El lipopolisacárido presenta tres estructuras: 1) el denominado Lípido A, que constituye el componente externo de la bicapa lipídica de la membrana externa, y está compuesto por un disacárido de N-acetilglucosamina fosfato al que se unen habitualmente de 4 a 6 ácidos grasos. 2) core polisacarídico que contiene característicamente KDO (2ceto-3-desoxioctulónico), que está bastante conservado dentro de especies próximas. 3) Finalmente, existe una cadena de azúcares formadas por la repetición de una estructura tetra- o pentasacarídica específica de cepa, a la que se denomina cadena lateral O y que constituye uno de los principales antígenos en bacterias patógenas. 7.13. b) Se trata de las porinas mayoritarias en E. coli. Se asocian en trímeros y generan poros de un diámetro definido por el que entran y salen sustancias hidrofílicas. Su concentración relativa por célula está regulada a través de un sistema de dos componentes que responde a la osmolaridad del medio. 7.14. b) Aunque la diversidad de tipos es muy grande, una parte fundamental de ellas es responsable de la unión y transporte de nutrientes, muchas son enzimas implicadas en la degradación de oligómeros
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mEstructura de los Microorganismos
que atraviesen la envoltura externa y algunas otras están implicadas en destoxificación. 7.15. b) La cadena lateral O presenta muchas cargas negativas parcialmente compensadas por la inclusión de cationes divalentes. Esto genera un entorno altamente hidrofílico que dificulta la permeabilidad a sustancia hidrofóbicas. 7.16. c) Son estructuras descritas en unos 400 tipos de bacterias y arqueas a las que cubren de forma completa, formando una red regular (paracristalina) que limita el acceso a la célula de proteínas y otras macromoléculas. Está formada habitualmente por la polimerización de un único componente proteico o glicoproteico
tervienen muchas proteínas, siendo incorporadas en el extremo distal del flagelo. En fimbrias, la incorporación es siempre proximal, aunque hay varios sistemas de transporte implicados dependiendo del tipo de fimbria de que se trate. 8.6.
e) El término perítrico se refiere a la distribución de flagelos por toda la superficie. Polares y anfítricas son términos referidos a la presencia de un flagelo en uno o en los dos polos respectivamente, reservándose el término lofótrica para las bacterias con grupos de flagelos, tanto en uno o en ambos polos.
8.7.
a) Los genes necesarios para la síntesis de los pili sexuales suelen encontrarse en plásmidos conjugativos junto con otros necesarios para su replicación y su transferencia a otras cepas. Si bien durante mucho tiempo se pensó que el DNA pasaba a la célula receptora a través de estas estructuras, su pequeño diámetro, junto con el gasto energético que requeriría este proceso, ha llevado a la conclusión de que el papel de estas estructuras es el de reconocimiento y fijación de células a las que se pueda transmitir el plásmido, que se efectuaría por mecanismos de generación de canales para la puesta en contacto de sus citoplasmas.
8.8.
c) La rotación de los flagelos requiere un elevado gasto energético derivado de forma directa de la disipación del gradiente de protones a través de los componentes del motor flagelar
ÔÔÔ 8.1.
a) Hay una gran diversidad de estructuras fibrilares en la superficie de las bacterias, formadas por la polimerización de una proteína mayoritaria y otros componentes minoritarios. Su función habitual es permitir la unión a superficies diversas, incluyendo en algunos casos otras bacterias en procesos previos a la conjugación.
8.2.
a) El flagelo es una estructura muy compleja formada por un cuerpo basal, consistente en un conjunto de anillos rodeando a una estructura central cilíndrica que actúa a modo de eje de un rotor, solidario a su vez con una estructura flexible o gancho unida en su extremo al filamento helicoidal de flagelina.
8.3.
8.4.
8.5.
d) El receptor transmite el nivel de concentración del atrayente mediante su interacción con el transductor (MCP), que puede estar en la misma proteína o ser un polipéptido separado. Como consecuencia, se produce un cambio conformacional de mayor o menor intensidad en el dominio proteico que asoma al citoplasma y que ocurre mediante la interacción con una proteín quinasa y la fosforilación subsiguiente del efector CheA. Simultáneamente, se produce la metilación del dominio de MCP en distintos grados, de forma que queda más o menos capacitados para transmitir nuevos estímulos. Cuando la activación ha sido máxima, la metilación bloquea durante cierto tiempo la fosforilación, por lo que los flagelos giran más tiempo CW y la bacteria gira sobre sí misma sin alejarse de esa zona. d) El movimiento flagelar requiere la entrada al citoplasma de grandes cantidades de protones, sólo recuperables de forma rápida con un sistema de respiración eficiente. La ausencia de oxígeno limita esta regeneración. c) En el caso de los flagelos, las subunidades son exportadas a través de la luz del filamento mediante un sistema específico de transporte en el que in-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
ÔÔÔ 9.1.
d) Las mitocondrias y los cloroplastos presentan cromosomas circulares que codifican una serie de funciones relacionadas con su funcionamiento, por lo que ninguna de las afirmaciones hechas es correcta.
9.2.
d) Algunas levaduras como Saccharomyces cerevisiae pueden multiplicarse de forma indefinida en un ciclo haploide.
9.3.
b) Los análisis de comparación de secuencias de RNA ribosómicos, demuestran que tanto mitocondrias como cloroplastos están muy relacionadas con α-proteobacterias y cianobacterias, respectivamente, mientras que los ribosomas del citoplasma pertenecen a una línea evolutiva distinta. Por tanto, está muy generalizada la creencia de que los eucariotas han surgido como resultado de la integración de bacterias en un organismo preeucariota, cuyo origen es mucho más controvertido.
9.4.
d) Las mitocondrias son orgánulos de morfología variable dependiendo del tipo celular, en los que se produce la respiración aerobia (salvo casos excepcionales en algunos hongos). En ella se emplean productos intermediarios del metabolismo ge-
93
CAPÍTULO IIM
nerados citoplásmicamente, que son importados por las mitocondrias y oxidados a través del ciclo de Krebs. Los equivalentes de reducción generados en este proceso actúan como donadores de electrones de cadenas de transportadores localizados en su membrana interna, y que terminan habitualmente con la cesión al O2 como aceptor terminal. En el proceso se genera un gradiente electroquímico de protones que es posteriormente empleado para la obtención de ATP a través de la protón ATPasa. 9.5.
c) Son estructuras detectables bajo ciertas condiciones microscópicas dentro del núcleo, en donde se está produciendo la transcripción de los genes ribosómicos, su procesamiento y el ensamblaje de una parte importante de las proteínas que forman parte de las subunidades ribosómicas.
9.6.
d) Son un conjunto de vesículas de membrana interconectadas entre sí que se diferencian porque las más próximas al núcleo están cubiertas de partículas detectables al microscopio electrónico que resultan ser ribosomas.
9.7.
c) La dinámica del movimiento flagelar implica el deslizamiento entre sí de los dobletes de microtúbulos adyacentes mediante la hidrólisis de ATP catalizada por la dineína, una proteína que interacciona con los pares de microtúbulos, provocando su desplazamiento relativo.
mientras que otros emplean heteropolímeros de diversa índole. 10.4.
d) Aunque existen otros factores intracelulares que contribuyen a la termoestabilidad, tales como derivados del glicerol o poliaminas, cada uno de los componentes macromoleculares de los microorganismos termófilos, como proteínas o lípidos, está adaptado por sí mismo para funcionar de forma óptima a la temperatura de crecimiento del organismo del que procede.
10.5.
d) Cuando se efectúa el alineamiento de secuencias de enzimas homólogas procedentes de bacterias mesófilas y termófilas, se encuentran multitud de cambios, algunos irrelevantes para la estabilidad, pero otros muchos que, aunque individualmente afectan a ésta de forma sutil, en conjunto provocan una fuerte estabilización.
10.6.
c) Se han encontrado intrones en unos cuantos genes de arqueas, especialmente en genes codificantes de rRNA, pero su presencia no es algo generalizable.
10.7.
c) Dentro de un mismo microorganismo arqueano existe un único tipo de RNA polimerasa, cuyo número de subunidades varía de unos grupos filogenéticos a otros. No obstante, los programas de secuenciación de los genomas de arqueas han revelado un mayor grado de similitud en la secuencia aminoacídica entre las subunidades de la RNA polimerasa de arqueas y la RNA polimerasa II de eucariotas.
10.8.
d) Filogenéticamente, las arqueas se han dividido en tres phyla, denominados Euryarchaeota, Crenarchaeota, y Korarchaeota, existiendo bastante diversidad fisiológica interna dentro de ellos. No obstante, desde el punto de vista taxonómico, los agrupamientos más clásicos separan a las arqueas halófilas extremas de las metanógenas a pesar de que hay casos en los que ambas capacidades están compartidas, y de los organismos termófilos dependientes de azufre.
10.9.
c) La síntesis de proteínas por los ribosomas arqueanos puede ser inhibida por una serie de compuestos, algunos de ellos exclusivos de este grupo de procariotas, y otros que afectan también a las bacterias o a los eucariotas. Además, hay compuestos que pueden inhibir a un grupo de arqueas de manera específica, sin afectar a otros. Por tanto, la única respuesta correcta es la c.
ÔÔÔ 10.1.
d) Se trata de una de las características identificativas de las arqueas cuyo significado evolutivo no se conoce bien, aunque podría estar relacionado con una mejor adaptación a ambientes ácidos de alta temperatura.
10.2.
e) Las moléculas de bifitanol están constituidas por cadenas de isoprenoides de 40 átomos de carbono con un grupo hidroxilo en cada extremo, unidas mediante enlaces éter a sendas moléculas de glicerol, generando una estructura con dos cabezas polares separadas por una región hidrofóbica que pueden formar monocapas lipídicas. En arqueas hipertermófilas, este tipo de moléculas es muy abundante, contribuyendo a conferir una gran estabilidad térmica a la membrana.
10.3.
94
d) Es muy difícil establecer modelos sencillos que engloben a los tipos estructurales de las envolturas de arqueas dentro de clases bien definidas, como sería el caso de Gram positivos y Gram negativos de bacterias. De hecho, ni tan siquiera resulta generalizable el modelo de exoesqueleto que confiere forma y rigidez a las arqueas, pues hay casos que emplean proteínas entrecruzadas,
10.10. c) El modelo de un único cromosoma circular es el más extendido entre las arqueas, aunque es frecuente entre algunos grupos (halófilas) la presencia de megaplásmidos codificantes de genes relevantes fisiológicamente, incluyendo genes ribosómicos.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
CAPÍTULO III INTRODUCCIÓN A LA GENÉTICA BACTERIANA
11.1.
11.2.
11.3.
11.4.
través de la incorporación de nuevas bases al extremo 3′-hidroxilo de la cadena creciente, copiando en sentido antiparalelo (3′ a 5′) la cadena molde. Por ello, las cadenas de RNA que se transcriben tienen inicialmente un grupo fosfato en el extremo 5′ libre del inicio de la cadena, y un grupo 3′-hidroxilo en el extremo en crecimiento.
d) La compactación de los cromosomas eucarióticos está estructurada a varios niveles, pero el inicial consiste en la formación de nucleosomas. Éstos están formados por el enrollamiento del DNA (unas 220 pb) alrededor de un complejo de proteínas básicas denominadas histonas, de manera que bajo tratamientos suaves es posible observar el DNA eucariótico como estructuras en forma de collar de perlas.
11.7.
c) Los cromosomas circulares propios de la mayor parte de las bacterias se encuentran divididos en una serie de dominios o lazos, cada uno de los cuales puede compactarse de manera independiente mediante superenrollamiento (adición de vueltas negativas adicionales). Estos lazos están fijados en su base por complejos de proteínas y RNA que se encuentran aún poco definidos.
b) La síntesis de mRNA se efectúa siempre en la dirección 5′ → 3′, y la traducción del mRNA empieza siempre en el extremo 5′. Las proteínas empiezan su síntesis uniendo el grupo carboxilo del primer aminoácido (metionina o formilmetionina) al amino del siguiente aminoácido codificado, por lo que el grupo amino queda al inicio y el carboxilo al final de la síntesis.
11.8.
a) En bacterias, y en los cloroplastos y mitocondrias de eucariotas, la síntesis de proteínas se inicia casi siempre con una metionina formilada en su grupo amino, mientras que en eucariotas y arqueas esta metionina no suele estar formilada. También de forma habitual el grupo formilo es eliminado tras la biosíntesis, así como la metionina inicial y, a veces, hasta un par de aminoácidos más.
11.9.
f) La presencia de diftamida (una forma modificada de la histidina) en el factor de elongación EF2 de eucariotas y arqueas, pero no en bacterias, es la diferencia que permite a la toxina producida por algunas cepas de Corynebacterium diphteriae modificarlo por ADP-ribosilación e inactivarlo.
c) La regulación transcripcional de los genes es mucho más compleja en eucariotas que en procariotas, puesto que no existen agrupamientos similares a los de los operones bacterianos. De hecho, genes codificantes de enzimas que participan en un mismo proceso suelen estar distribuidos, probablemente al azar, entre distintas regiones y cromosomas, recayendo la coordinación de su expresión en factores de transcripción solubles y en procesos de procesamiento y maduración de los correspondientes RNA mensajeros. a) En procariotas existe una sola RNA polimerasa encargada de la transcripción de todos los genes, aunque la selección del momento e intensidad de esta transcripción está regulada por otra serie de factores. Por el contrario, los eucariotas poseen tres RNA polimerasas distintas, encargadas de grupos de genes específicos (I y III para RNA ribosomales y de transferencia respectivamente, y la II para el resto de los genes).
11.5.
c) Los complejos de procesamiento de intrones actúan tras la modificación del RNA en sus extremos mediante la unión de un nucleótido de 7metil-guanidina al fosfato del extremo 5′ (cap) y la adición de poliadenosina en 3′. Posteriormente son transportados al citoplasma para ser traducidos a proteínas.
11.6.
b) Al igual que en la replicación, en la transcripción se produce la síntesis del ribonucleótido a
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
11.10. a) Aunque en arqueas se conoce peor, parece que el modelo de bacterias es aplicable también en los pocos casos de arqueas estudiados. En bacterias, suele existir un origen de replicación único en el cromosoma, consistente en una secuencia de bases relativamente corta, denominada oriC, que presenta múltiples sitios de unión de la proteína de inicio de replicación denominada DnaA. Esta interacción facilita la apertura de la doble hélice y la atracción y unión de la maquinaria de replicación. Esta maquinaria inicia la replicación en ambas direcciones tras una corta fase unidireccional. En eucariotas existen varios orígenes de replicación por cada cromosoma, desde donde se inicia la replicación bidireccional. En la terminación de la replicación de los ex-
95
CAPÍTULO IIIM
tremos de los cromosomas intervienen enzimas específicas (telomerasas) que evitan la pérdida de información. 11.11. b) En arqueas y bacterias, al no existir compartimentalización intracelular, los ribosomas tienen acceso al mRNA desde el momento en que aparece un extremo 5′ libre y siempre antes de que termine su transcripción. Por su parte, en los eucariotas la transcripción ocurre en el núcleo y la traducción en el citoplasma, por lo que ambos procesos no pueden ser ejecutados de manera simultánea sobre un determinado gen.
control: la lactosa, por un represor que es inactivado al unirse al sustrato, y la ausencia de glucosa a través de la proteína de activación catabólica (CAP) cuando interacciona con el AMP cíclico (AMPc), un mensajero de estrés nutricional. 12.7.
a) Muchos operones independientes son controlados por reguladores comunes, constituyendo un sistema de respuesta múltiple coordinada o regulón. Sistemas clásicos de regulones son los de respuesta SOS y choque térmico, el primero mediado por la inactivación proteolítica de un represor, y el segundo por la inducción de una subunidad sigma (σ32) alternativa.
12.8.
a) La CAP es una proteína activadora cuando interacciona con AMPc. Esto ocurre en situaciones de estrés nutricional, especialmente bien definidas durante el agotamiento de la glucosa
12.9.
d) El mecanismo de regulación conocido por atenuación es llevado a cabo gracias a la existencia de traducción y transcripción simultáneas, y ejercido básicamente sobre operones de síntesis de aminoácidos. Se basa en la velocidad de avance del ribosoma durante la lectura de una secuencia de mRNA que contiene una región codificante de un pequeño péptido (péptido líder) con alto contenido en el aminoácido objeto de la síntesis, y varias zonas complementarias que permiten distintas conformaciones. Si el aminoácido en cuestión resulta abundante en el medio, los ribosomas van muy rápido detrás de la RNA polimerasa, de forma que ocupan una región del mRNA naciente y permiten un apareamiento entre otras dos regiones complementarias, que son interpretadas como un terminador de la transcripción, forzando la salida de la RNA polimerasa e impidiendo la síntesis de más cantidad de ese aminoácido.
ÔÔÔ 12.1.
a) El concepto clásico de operón responde a una forma de organización de la información genética en bacterias en la que una secuencia promotora permite la expresión de un mRNA que codifica varios genes, habitualmente implicados en una función común. Esta secuencia promotora sólo es activa en determinadas condiciones, debido a la existencia de secuencias adyacentes que constituyen el blanco de interacción de proteínas reguladoras capaces de activar o de reprimir esta expresión.
12.2.
a) Ver respuesta a la pregunta 12.1.
12.3.
d) Independientemente del organismo de que se trate, los genes han de ser transcritos por RNA polimerasas que se unen al DNA sobre secuencias específicas denominadas de forma general promotores.
12.4.
b) La identificación de las secuencias promotoras ocurre a cargo de proteínas denominadas factores sigma que se unen la holoenzima de la RNA polimerasa y permiten su asociación a la región promotora, que es la responsable de la transcripción. El factor σ es liberado una vez que se inicia el proceso de elongación, llevado a cabo por la holoenzima. Existen varios factores σ en las bacterias, especializados en el reconocimiento de determinados promotores que actúan en respuesta a estímulos ambientales más o menos específicos.
12.5.
12.6.
96
c) En la regulación positiva, es necesaria la interacción del regulador con secuencias próximas a un promotor poco convencional (carente de secuencias -35 y/o -10 características), habitualmente localizadas en la región anterior a éste. Esta interacción permite la unión subsiguiente de la holoenzima de la RNA polimerasa al promotor. c) La expresión de las tres enzimas codificadas por los genes estructurales del operón de la lactosa requiere tanto la presencia de sustrato (lactosa) como la ausencia de glucosa. Ambas condiciones son controladas por sendos sistemas de
12.10. d) Se trata de estructuras que son interpretadas de forma generalizada como terminadores, obligando a la RNA polimerasa a soltarse inmediatamente tras su transcripción. 12.11. b) Las aminoacil-tRNA sintetasas son enzimas fundamentales en el mantenimiento de la fidelidad en la lectura del mensaje, dado que son las encargadas de acoplar los tRNA con su aminoácido. Cualquier fallo en esta actividad conllevaría la inclusión en la proteína de un aminoácido erróneamente incorporado por esta enzima. 12.12. d) En E. coli existen 20 aminoacil-tRNA sintetasas que reconocen a cada uno de los 20 aminoácidos. Cada una de ellas es, a su vez, capaz de reconocer a los tRNA específicos de ese aminoácido a través de su anticodón y otras regiones del tRNA, procediendo a su unión en el extremo 3′, cuya secuencia está siempre conservada (CCA).
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mIntroducción a la Genética Bacteriana
DNA víricos durante un proceso de infección por un fago. Este hecho produce la formación con muy baja frecuencia de partículas víricas defectivas portadoras de grandes fragmentos (40-60 kpb) de DNA bacteriano generados al azar. Cuando estas partículas infectan una bacteria receptora, el DNA que inyectan puede integrarse por recombinación homóloga en el cromosoma del receptor y generar una cepa con nuevas propiedades.
12.13. c) Los mRNA, tanto de procariotas como de eucariotas, poseen en su extremo 5′ secuencias o estructuras que son reconocidas por los ribosomas, que se unen a ellas e inician la síntesis de proteínas, desplazándose a través del mensajero. De esta forma, el extremo 5′ del mRNA vuelve a estar disponible para una nueva interacción con otro ribosoma, generándose los denominados polisomas, o conjuntos de ribosomas unidos a una misma molécula de mRNA. 12.14. d) Ni cefalosporina ni nistatina son inhibidores de la síntesis de proteínas, sino que bloquean la síntesis de pared en bacterias y hongos, respectivamente.
13.6.
b) Ver respuesta a la pregunta anterior. Cuando hay un proceso de infección por un virus lítico, se produce fragmentación de DNA, haya o no capacidad de transducción específica o generalizada. En el caso de la generalizada, las partículas víricas defectivas no incluyen genes víricos, sólo bacterianos, mientras que en la especializada se pueden formar moléculas híbridas con gran parte del genoma vírico. Cualquier tipo de transducción es resistente a DNAsas al encontrase protegido el DNA por las proteínas de la cápsida.
13.7.
b) Las cepas Hfr se caracterizan por llevar un plásmido conjugativo funcional, denominado F, integrado en el cromosoma. Cuando este plásmido inicia su transferencia conjugativa, se empieza a transferir una de sus cadenas a partir del origen de transferencia y arrastra tras ella a todo el cromosoma bacteriano de una forma secuencial. Esto permitió la realización de mapas genéticos mediante la técnica de conjugación interrumpida, en los que la distancia entre marcadores genéticos se medía en minutos de conjugación necesarios para su transferencia desde una cepa Hfr.
13.8.
d) La conjugación es un proceso complejo que requiere desde el reconocimiento de la cepa receptora hasta la generación de una vía de comunicación entre citoplasmas y la movilización activa de DNA de una bacteria a otra. Todos este proceso implica la participación de un número importante de enzimas, codificadas generalmente en el propio plásmido conjugativo en los denominados genes tra, que son necesarias para la transferencia.
13.9.
b) Los sistemas de modificación-restricción constituyen una barrera al intercambio genético entre distintas especies. Consisten en parejas de enzimas, una que modifica por metilación posiciones de una secuencia de bases característica, y la segunda que reconoce la ausencia de metilación en esa misma secuencia y la corta (enzima de restricción). De esta forma, cualquier molécula de DNA que entre en la célula y no sea portadora de la metilación propia de la cepa será inmediatamente reconocida como extraña y cortada por el sistema de restricción.
ÔÔÔ 13.1.
13.2.
13.3.
b) Las formas de transmitir genes horizontalmente entre bacterias pueden ser de tres tipos, denominados conjugación, transformación y transducción. En la conjugación, se produce la transferencia directa de una bacteria donadora a una receptora, de forma que el DNA no entra en contacto con el medio externo. La transformación natural implica la entrada de DNA libre desde el medio al interior de una bacteria y está basado en la inducción de sistemas de enzimas específicas para este proceso. Por último, muchos virus bacteriófagos son capaces de actuar de vehículos para la transferencia de DNA desde unas bacterias a otras en un proceso denominado de transducción. d) Durante el proceso de conjugación, el DNA permanece protegido del medio externo, mientras que en la transformación el DNA se encuentra accesible a enzimas como las DNAsas. Por lo tanto, se podrá utilizar esta enzima y comprobar si hay bloqueo de la transferencia del marcador genético, lo que indicaría que se trata de un proceso de transformación y no de conjugación c) Se trata de una propiedad descrita en un número de microorganismos muy limitado, que son capaces de inducir bajo ciertas condiciones la síntesis de enzimas de la envoltura celular que catalizan la unión de DNA exógeno, degradan una de sus cadenas y transportan hacia el interior celular la otra, en un proceso claramente dependiente de energía.
13.4.
b) El proceso de inducción de la competencia ha sido estudiado en algunas Gram positivas, determinándose que responde a la aparición en el medio de péptidos de pequeño tamaño que actúan como feromonas, y cuya producción está relacionada con condiciones de estrés nutricional.
13.5.
c) La transducción generalizada es el resultado del empaquetamiento por error de fragmentos de DNA de la bacteria en lugar de fragmentos de
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
97
CAPÍTULO IIIM
13.10. d) El término vector de clonación se refiere a cualquier elemento genético que pueda ser empleado para la introducción de genes en otros organismos y que posea suficiente capacidad de replicación (plásmidos y virus) como para permitir su multiplicación. 13.11. c) Los fragmentos de DNA que codifican enzimas (transposasas) capaces de reconocer sus extremos e insertarlos al azar en otras moléculas de
98
DNA se denominan secuencias de inserción. Cuando adicionalmente son portadoras de genes que confieren alguna propiedad seleccionable (ej: resistencia a antibióticos) se denominan transposones. De hecho, la mayor parte de los transposones están formados por dos secuencias de inserción del mismo tipo flanqueando al (los) gen(es) movilizado(s), encontrándose la transposasa mutada e inactiva en una de ellas.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
CAPÍTULO IV METABOLISMO Y OBTENCIÓN DE ENERGÍA
14.1.
b) Los términos heterotrofía y autotrofía se reservan para la utilización de compuestos orgánicos o CO2 como fuentes de carbono, respectivamente. Los términos quimiorganotrofía y quimiolitotrofía se emplean para denominar la utilización como fuentes de energía de compuestos orgánicos o inorgánicos, respectivamente.
14.2.
d) La energía libre de un proceso de óxido-reducción es proporcional a la diferencia entre los potenciales rédox de aceptor y donador de electrones, y en términos prácticos se utilizan como aproximación los potenciales en condiciones estándar (1 atm de presión de H2, pH 7). No obstante, en muchos procesos naturales las concentraciones de sustratos o productos están tan alejadas de los estándares que provocan una enorme modificación en la energía libre de la reacción, permitiendo la obtención de energía a partir de reacciones en principio endergónicas.
14.3.
e) El potencial de reducción de 2H+/H2 es de 0,41 V. Le siguen NAD+/NADH + H+ (0,32 V), 3+ 2+ SO2 y O2/H2O son 4 /H2S (0,21 V). Los pares Fe /Fe mejores aceptores de electrones que donadores.
14.4.
f) El par CO2/HCOOH es el que tiene potencial rédox más electronegativo (0,43 V) por lo que la energía liberada debería ser superior a la obtenida con el resto de los donadores de electrones.
14.5.
b) El potencial rédox del par Fe3+/Fe2+ es de +0,76, mientras que el de NO3/NO2 es de +0,43, por lo que energéticamente es bastante mas favorable el primer aceptor que el segundo. El resto de los aceptores presentan potenciales rédox más reductores, por lo que no resultan buenos aceptores en respiración.
14.6.
b) Dependiendo de que se trate de procesos de tipo respiratorio o fermentativos (salvo algunas excepciones), la energía se acumula en forma de gradientes electroquímicos, normalmente de protones, o en enlaces energéticos, especialmente ATP. Ambas formas son interconvertibles a través de la actividad de la protón ATPasa.
14.7.
a) Citocromos y sulfoferroproteínas son transportadores únicamente de electrones, mientras que las formas reducidas de NAD+ (NADH + H+), FAD (FADH2) y quinonas (QH2) son transportadores de átomos de hidrógeno.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
14.8.
a) Las quinonas (menaquinona y ubiquinona principalmente) son transportadores hidrofóbicos de átomos de hidrógeno completos, que se encuentran siempre asociados a las membranas, mientras que existen citocromos y sulfoferroproteínas solubles (citoplásmicas y periplásmicas).
14.9.
b) En respiración y fotosíntesis se alternan los transportadores de electrones y los de átomos de hidrógeno en una arquitectura tal que fuerzan la captura de protones del citoplasma y su liberación al exterior. Esto genera un gradiente electroquímico de protones que puede ser empleado para la generación de ATP o directamente en transporte o motilidad.
14.10. e) Ver respuesta a la pregunta anterior. 14.11. d) El gradiente de protones es necesario para muchas funciones metabólicas, no únicamente para generar ATP. Por ello, incluso los organismos fermentadores se ven obligados a emplear parte del ATP que obtienen mediante fosforilación a nivel de sustrato para generar el gradiente electroquímico de protones, empleando el mismo tipo de enzima. De hecho, se trata de una enzima de actividad perfectamente reversible, que es empleada en cualquiera de las direcciones cuando el estado metabólico de la célula lo requiere. ÔÔÔ 15.1.
c) En la fermentación, el aceptor de electrones se genera internamente a partir de donadores de electrones orgánicos.
15.2.
e) El acetato es un sustrato no fermentable en ausencia de un aceptor de electrones externo debido a su elevado grado de oxidación. Para su utilización se requiere un sistema respiratorio aeróbico o anaeróbico, o un sistema de metanogénesis acetoclástica exclusivo de algunos grupos de arqueas, en las que uno de los átomos del acetato se oxida, mientras que el otro se reduce, y que, en realidad, funciona más como un proceso respiratorio.
15.3.
d) El ∆G en condiciones estándar de una fermentación de propionato a acetato es de +76,2 kJ/reacción, de forma que sería un proceso costoso energéticamente. La presencia de me-
99
CAPÍTULO IVM
sarios para la reducción de la segunda molécula de oxígeno, empleado como cosustrato, y limita el rendimiento energético final de la oxidación. Esta disminución es mucho más drástica en el caso de la oxidación de amonio, dada la pobreza de la hidroxilamina como donador de electrones.
tanógenas produce el consumo rápido de H2, de forma que el equilibrio de la reacción se desplaza hacia la formación de acetato con un ∆G de unos 5,5 kJ/reacción. 15.4.
15.5.
15.6.
15.7.
100
d) Aunque en la mayor parte de los casos la energía de la fermentación se obtiene por fosforilación a nivel de sustrato, hay casos en que los procesos fermentativos son tan pobres energéticamente, que no pueden ser acoplados a la generación de un enlace de alta energía, por lo que se emplean estrategias basadas en la generación de un gradiente electroquímico de protones o sodio que es posteriormente transformado en ATP a través de la correspondiente protón o sodio ATPasa. Ejemplos de estas fermentaciones son las descarboxilaciones de succinato a propionato o de oxalato a formiato. c) Los genes que codifican la nitrato reductasa constituyen un operón en todos los organismos en los se ha descrito, y está controlado, al menos, por dos factores de transcripción. Uno responde a la presencia de nitrato a través de dos componentes fosforilables (NarL/X en E. coli), mientras que el otro (FNR en E. coli) responde a los ambientes reductores (anoxia) mediante los átomos de hierro que posee. La presencia sobre la región anterior al promotor de las formas activas de ambos factores es necesaria para que se induzca la transcripción del operón de respiración de nitrato. c) Durante la respiración anaeróbica de sulfato, éste tiene que ser activado mediante su unión a AMP, generando adenosín fosfosulfato (APS), en un proceso que emplea ATP y consume el equivalente a dos enlaces fosfato energéticos. Posteriormente, es el APS el que actúa como aceptor de electrones en respiración anaeróbica en un proceso ligado a la membrana. Por contra, el sulfato ha de ser también activado a APS durante la asimilación, pero es posteriormente fosforilado (por la APS quinasa) hasta PAPS, que es el sustrato sometido a reducción por enzimas citosólicas dependientes de NADPH. a) Tanto el amonio como el metano son compuestos bastante estables que necesitan un proceso previo de activación por sendas oxigenasas, que producen hidroxilamina y metanol, respectivamente. Este proceso consume electrones nece-
15.8.
c) El potencial rédox del par S0/SH (0,24 V) es lo suficientemente electronegativo como para permitir la utilización de aceptores de electrones distintos del oxígeno, siendo especialmente frecuente el empleo de nitrato como aceptor de electrones alternativo (p. ej. Thiobacillus denitrificans).
15.9.
c) Los pigmentos antena captan la energía luminosa y la transfieren en forma de energía conocidas como excitones a los centros de reacción, provocando una fuerte modificación del potencial rédox de las clorofilas de éste, que se comportan entonces como excelentes donadores de electrones.
15.10. d) Durante la generación de energía, el donador directo de electrones a la cadena transportadora es la clorofila o bacterioclorofila del centro de reacción, activada fotoquímicamente hasta un potencial rédox muy electronegativo (varía entre sistemas, pero puede ser de alrededor de 1 V). Una vez cedidos los electrones, la molécula de clorofila se convierte en un buen aceptor (son frecuentes potenciales rédox de +0,5), de forma que se puede establecer un flujo cíclico de electrones en el que tanto donador como aceptor se regeneran internamente. 15.11. c) En el crecimiento autotrófico hay una gran demanda de reductor para la fijación del CO2, por lo que se sustraen electrones de la cadena transportadora, que hay que reemplazar desde donadores externos de electrones tales como sulfuros, hidrógeno, fumarato, etc. 15.12. d) La mayoría de los organismos quimiolitotróficos se encuentran con el problema de que su fuente de energía presenta un potencial rédox más electropositivo que el par NAD+/NADH + H+, por lo que la cesión a éste de electrones requiere consumo energético. De hecho, se produce un transporte inverso de electrones acompañado por la disipación de parte de la energía del gradiente electroquímico.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
CAPÍTULO V TAXONOMÍA Y DIVERSIDAD DE LOS ORGANISMOS PROCARIÓTICOS
16.1.
16.2.
16.3.
16.4.
16.5.
b) Las diferencias estructurales entre clorofilas y bacterioclorofilas son realmente pequeñas comparadas con la estructura general de este compuesto. Básicamente consisten en la modificación de algunos residuos laterales del anillo tetrapirrólico, bien en cuanto a su estado de oxidación, o al número de residuos carbonados. Estas modificaciones afectan a la longitud de onda máxima de absorción, que suele ser mayor en bacterioclorofilas que en clorofilas. c) La primera afirmación es incorrecta puesto que hay organismos como las Heliobacterias, pertenecientes a un grupo bacteriano completamente distinto (Gram positivos de bajo contenido en G + C) que desarrollan fotosíntesis anoxigénica. La segunda afirmación se contradice con los análisis de secuencias de RNA 16S, que indican una evolución antigua y separada de las bacterias independientes de azufre con respecto a las más modernas dependientes y de las dependientes del azufre. La última afirmación va en contra de lo que se conoce como metabolismo fotoheterotrófico, propio de muchas bacterias rojas independientes de azufre. La afirmación en c) queda demostrada por la posición filogenética de las bacterias verdes independientes del azufre, próximas al origen del árbol filogenético bacteriano. b) Por razones basadas en la propia estructura del complejo que contiene el fotosistema del centro activo, los electrones bajan de forma muy rápida hacia potenciales menos electronegativos que el NADP+, por lo que no pueden reducirlo de forma directa. De hecho, la generación del reductor requiere transporte inverso de electrones, desde donadores teóricamente menos electronegativos. Lo que debe ocurrir realmente es que se cambia puntualmente el potencial de estos transportadores por desplazamiento de la reacción forzado por la entrada de protones del gradiente electroquímico generado por fotosíntesis. a) Aunque existen algunas excepciones entre cianobacterias unicelulares que habitan en ambientes ricos en sulfuros, las cianobacterias generan oxígeno durante la fotosíntesis, siendo por tanto capaces de tolerar su presencia. d) El mecanismo de fijación de carbono más extendido se produce a través del ciclo de Calvin,
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
llevado a cabo por cianobacterias, bacterias rojas, y heliobacterias. No obstante, tanto las bacterias verdes dependientes, como las independientes del azufre, fijan CO2 a través de rutas específicas; las primeras empleando el ciclo reverso de los ácidos tricarboxílicos, y las segundas (al menos el género Chloroflexus) la ruta del hidroxipropionato. 16.6.
a) Normalmente, el fotosistema I recibe los electrones procedentes del fotosistema II a través de una cadena transportadora de electrones acoplada a la generación de un gradiente de protones, y los reenvía, tras su fotoactivación, hacia el NAD+ a través de transportadores intermedios. Cuando existe exceso de poder reductor, este mismo fotosistema puede funcionar de forma cíclica.
16.7.
b) El hecho de que sea fotoautótrofa, anaerobia y que requiera sulfuros, restringe las posibilidades a las bacterias verdes y rojas dependientes de azufre. La presencia de vesículas (clorosomas) y la longitud de onda de absorción máxima, claramente apuntan a las bacterias verdes.
16.8.
d) La fijación autotrófica de carbono en este organismo ocurre a través de una vía en la que dos moléculas de CO2 son reducidas a glioxilato a través de un intermediario, el hidroxipropionato, que da nombre a la ruta. Esta ruta aparece también en la arquea Acidianus, y se ha sugerido que pueda tratarse de la ruta de fijación de CO2 más antigua.
16.9.
e) Se trata del único grupo de bacterias Gram positivas (filogenéticamente hablando) en las que se produce la fotosíntesis, en este caso anoxigénica. Está muy relacionado con otros Gram positivos formadores de endosporas.
16.10. Chlorobium (BVS), Ectothiorhodospira (BRS), Rhodospirillum (BR), Chloroflexus (BV), Synechococcus (C), Rhodobacter (BR), Prosthechochloris (BVS), Nostoc (C). 16.11. d) Los heterocistes son células diferenciadas que aparecen intercaladas en los filamentos de este tipo de bacterias cuando crecen en medios carentes de formas fijadas (sales, compuestos orgánicos) de nitrógeno. En estas células se produce dinitrogenasa, que cataliza la reducción de N2
101
CAPÍTULO VM
hasta amonio, que acaba incorporado en glutamina para ser transferido posteriormente a las células vecinas. Debido a la elevada sensibilidad de la dinitrogenasa frente al O2, la fotosíntesis en los heterocistes pasa a ser anoxigénica al no ser sintetizados los componentes del fotosistema II. El proceso de formación de heterocistes es muy complejo genéticamente, requiriendo, de hecho, la reorganización de genes mediante recombinación específica de sitio. 16.12. b) Aparecen estructuras subcelulares denominadas cianofininas en las micrografías electrónicas de muchas cianobacterias. Estas estructuras están compuestas por polímeros de ácido aspártico, a cuyos extremos carboxilo libres se une una arginina, y llegan a constituir hasta el 10% de la masa de la bacteria. Cuando desaparece el nitrógeno del medio, este polímero es degradado y empleado como fuente de nitrógeno. 16.13. c) Las ficobiliproteínas se encuentran en cianobacterias y en los cloroplastos de algunas algas, formando estructuras semiesféricas sobre las membranas de las tilacoides, denominadas ficobilisomas. Éstas son capaces de absorber luz de forma muy eficiente y transferir la energía hacia los fotosistemas. Se trata de tetrapirroles abiertos asociados a proteínas, existiendo básicamente dos formas denominadas ficoeritrina y ficobilina con máximos de absorción a 550 y 620 nm respectivamente. Existe un tercer tipo de pigmento denominado aloficocianina que absorbe a 650 nm. En bacterias que realizan la fotosíntesis anoxigénica, los pigmentos antena mayoritarios son bacterioclorofilas del mismo tipo (bacterias rojas) o de distinto tipo (bacterias verdes) que las que forman parte de los centros de reacción. Además, mientras que en bacterias rojas estos pigmentos acompañan a los centros de reacción en el mismo sistema de membranas interno (invaginaciones), en bacterias verdes, los pigmentos antena se sitúan en un orgánulo especial denominado clorosoma que aparece asociado con la membrana citoplásmica, donde se encuentra el centro de reacción.
17.3.
c) En el nitrato, el nitrógeno se encuentra en su estado de máxima oxidación, por lo que no puede seguir siendo oxidado para generar energía.
17.4.
f) Las denominadas arqueas termófilas dependientes del azufre se encuentran distribuidas entre los phyla Crenarchaeota y Euriarchaeota. Mientras que las primeras son (mayoritariamente) quimiolitótrofas (Thermoproteales, Sulfolobales), muchas de las segundas (Thermococcales) utilizan compuestos orgánicos como fuente de energía.
17.5.
e) Las (eu)bacterias quimiolitótrofas oxidadoras de hierro se encuentran repartidas en distintos grupos taxonómicos: Acidithiobacillus (Thiobacillus) ferrooxidans y Gallionella ferruginea son β-proteobacterias, Leptospirillum ferrooxidans pertenece al phylum Nitrospira. Géneros recientemente descritos como oxidadores de hierro, normalmente heterótrofos, tales como Sulfobacillus, Ferromicrobium y Acidimicrobium son Gram positivos.
17.6.
c) Aunque Leptothrix, una γ-proteobacteria, deposita grandes cantidades de óxidos e hidróxidos de hierro y manganeso en su vaina, no es una bacteria quimiolitótrofa pues no obtiene energía del proceso, sino que parece ser una forma de protección frente a ambientes acuáticos con elevados contenidos de estos metales en disolución.
17.7.
c) Por la propia naturaleza de sus sustratos, ninguna bacteria quimiolitótrofa resulta patógena.
17.8.
d) Las hidrogenobacterias consumen hidrógeno, no lo producen.
17.9.
e) Las bacterias reductoras de sulfato o azufre utilizan estos compuestos oxidados de azufre como aceptores de electrones en procesos de respiración anaerobia, generando sulfuro de hidrógeno como producto final. ÔÔÔ
18.1.
c) Las bacterias rojas del azufre y no-del- azufre se encuentran distribuidas entre las tres divisiones principales de las proteobacterias (α, β y γ). Se ha propuesto que el antecesor de las proteobacterias era fotosintético y al grupo se le ha denominado como bacterias púrpuras.
18.2.
b)
18.3.
c) El nitrato es el aceptor alternativo de electrones más utilizado. En la desnitrificación se generan gases, normalmente N2 ó N2O. No debe confundirse este proceso con la reducción asimilativa de NO3 a RNH2. El potencial de reducción del oxígeno (E′0O2/H2O = +0,82 V) es el más electropositivo de los posibles aceptores de electrones en la respiración. Sin embargo, el potencial rédox del par
16.14. b) Ver respuesta anterior. ÔÔÔ 17.1.
17.2.
102
d) La obtención de energía y poder reductor tiene lugar a partir de distintos compuestos inorgánicos reducidos. Los electrones liberados en la oxidación de estos compuestos pasan a una cadena transportadora de electrones, formándose un gradiente electroquímico que puede ser utilizado mediante una ATPasa para la obtención de ATP o mediante el denominado transporte inverso de electrones para la síntesis de NADH + H+. a) Ver respuesta anterior.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
nitrato/nitrito (E′0NO3/NO2 = +0,4 V) sigue siendo suficientemente electropositivo como para considerar como oxidante un medio con nitratos. En las bacterias desnitrificantes, la respiración aerobia compite con la anaerobia, favoreciéndose la primera cuando el oxígeno está presente. 18.4.
a) Todas las antiguas pseudomonas son proteobacterias, pero su relación filogenética no es estrecha. Burkholderia, Comamonas (orden Burkholderiales) son β-proteobacterias, mientras que Pseudomonas (orden Pseudomonadales) es γ-proteobacteria.
18.5.
c) A pesar de ser habitantes normales y numerosos del suelo, compartiendo éste hábitat con Bacillus y Streptomyces los dos grandes géneros productores de antibióticos, las pseudomonas no lo son.
18.6.
b) Sphaerotilus es un heterótrofo muy versátil que crece en corrientes de agua en condiciones aerobias. Sus filamentos forman un mucílago filamentoso que puede obturar las conducciones de agua. El desarrollo excesivo de Sphaerotilus, junto con otros organismos filamentosos, es uno de los principales problemas de las estaciones depuradoras aerobias de aguas residuales. Al aumentar el volumen de los lodos, disminuye su densidad, dificultando la sedimentación de los flóculos bacterianos y causando el fenómeno denominado bulking o flotación de fangos.
18.7.
d) Agrobacterium no fija nitrógeno. Su relación con las plantas es invasiva: forma tumores (agallas) inducidos por el plásmido Ti, por lo que es muy utilizado en ingeniería genética vegetal.
18.8.
d) Azotobacter es un aerobio estricto que fija N2 creciendo en vida libre. Es el organismo que tiene la tasa respiratoria (entrada y consumo de O2) más elevada, lo que le permite crear condiciones anóxicas que posibilitan el funcionamiento de las nitrogenasas.
18.9.
e) Algunas especies del género Neisseria son patógenas para el hombre. Así, N. meningitidis es el agente causal de la meningitis bacteriana y N. gonorrhoeae lo es de la gonorrea. Aunque ésta última es una enfermedad de transmisión sexual, no hay que confundirla con la sífilis, causada por una espiroqueta: Treponema pallidum.
18.10. a) Las bacterias del ácido acético (Acetobacter, Gluconobacter) oxidan azúcares o alcoholes (etanol) a ácido acético en un proceso respiratorio, utilizando oxígeno como aceptor de electrones por lo que su desarrollo debe ser evitado durante los procesos de obtención y almacenamiento de bebidas alcohólicas como el vino y la cerveza.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
18.11. b) Todos los espirilos se encuentran incluidos entre las proteobacterias, aunque distribuidos entre las subdivisiones a, b y g; por lo tanto, no forman un phylum. 18.12. c) La función de los citados apéndices celulares está relacionada con la ecología de los microorganismos que los poseen. El intercambio de material genético en bacterias (conjugación) implica un tipo de apéndices especializados como son los pili conjugativos, generalmente codificados por plásmidos, como el factor F de E. coli. 18.13. e) Puesto que Bdellovibrio provoca la lisis de otras bacterias Gram negativas, al igual que lo hacen los bacteriófagos, el método de contaje es similar al de los virus: siembra en una placa de agar con bacterias sensibles que formen un césped (crecimiento confluente) donde darán lugar a placas de lisis. 18.14. b) Las mixobacterias son aerobios típicos, con ciclo de Krebs y cadena transportadora de electrones funcionales. 18.15. d) El ciclo vital de las mixobacterias es complejo. Cuando agotan el sustrato sobre el que están creciendo, se reúnen y forman una estructura diferenciada denominada cuerpo fructífero, característico de cada especie. En él, algunas células se convierten en mixosporas, a veces rodeadas de una estructura denominada esporangio. Las mixosporas son inactivas y resistentes. Cuando germinan dan lugar a células vegetativas. 18.16. f) Aunque las rickettsias y clamidias comparten una serie de características, atípicas en otras bacterias, por lo que hasta la aparición de la 2ª edición del Manual de Bergey fueron clasificadas juntas, la reproducción mediante la unión de un cuerpo elemental a la célula hospedadora y la formación de cuerpos elementales o reticulados es propia y exclusiva de las clamidias. ÔÔÔ 19.1.
d) Si bien las salmonelas son parásitos del tracto intestinal de mamíferos y aves, Escherichia es un habitante natural del mismo causando sólo enfermedades determinadas cepas (enterotoxigénicas y enterohemorrágicas) o cuando sale de la cavidad intestinal.
19.2.
e) El agente causal del tifus exantemático es una rickettsia: R. prowazekii. No debe confundirse con las fiebres tifoideas causadas por Salmonella typhi o S. paratyphi, enfermedad exclusivamente humana que se adquiere por ingestión de aguas contaminadas y se manifiesta con fiebre prolongada, anorexia, cefaleas, etc.
103
CAPÍTULO VM
19.3.
19.4.
19.5.
b) Una de las características distintivas y más evidente de los vibrios es su flagelación: se trata de flagelos con inserción polar, lo que les confiere un movimiento característico. c) La emisión de luz supone la oxidación del FMNH2 y un aldehído de cadena larga por medio del oxígeno, en una reacción catalizada por la enzima luciferasa. El gasto de FMNH2 supone una disminución en el número de electrones útiles para la cadena transportadora, lo que implica un menor número de ATP sintetizados. La bioluminiscencia consume una cantidad importante de energía. c) La situación de partida implica un medio aerobio, con azufre y carente de materia orgánica. Puesto que la respiración de azufre es un proceso anaerobio, es preciso eliminar el oxígeno. Sin embargo, esto no es suficiente, pues se necesita una fuente de carbono que pueda ser utilizada durante la respiración.
19.6.
c) El H2S, a diferencia de otros gases que pueden ser originados por actividades biológicas (CO2, CH4), no causa efecto invernadero.
19.7.
b) Las bacterias reductoras de sulfatos contribuyen notablemente a la corrosión de elementos metálicos o construcciones de hormigón. Esto es debido a dos causas: i) reducen los sulfatos alcalinotérreos a sulfuro de hidrógeno, de carácter ácido; ii) consumen el hidrógeno liberado en éste y otros procesos evitando la pasivación de los metales férreos.
19.8.
20.4.
d) Ver respuesta a pregunta 5.
20.5.
d) Las espiroquetas tienen una morfología ondulada o en espiral y se diferencian del resto de las bacterias por la presencia de un filamento axial, que rodea el cuerpo celular, situado en el espacio periplásmico (endoflagelos o flagelos periplásmicos).
20.6.
b) El phylum Planctomycetes (PlanctomycetalesChlamydiales), junto con los micoplasmas constituye la excepción a la presencia universal de mureína en la pared celular del dominio Bacteria. Su pared celular está constituida por proteínas.
20.7.
a) En algunos miembros del orden Plactomycetales (Pirullela, Gemmata, Brocadia), el nucleoide está limitado por una membrana, algo que no existe en ninguna otra bacteria o arquea.
20.8.
b) Estas bacterias constituyen el único caso descrito hasta el momento de organismos capaces de oxidar el amonio en medios anaerobios (anóxicos). A diferencia de la vía clásica de nitrificación (proceso aerobio)-desnitrificación (proceso anaerobio) para transformar NH+4 en N2, las anamoxibacterias oxidan el ión amonio a nitrógeno molecular utilizando el nitrito como aceptor de electrones (∆G = 357 kJ/mol).
20.9.
c) Las clamidias (orden Chlamydiales) son parásitos intracelulares obligados, muy limitadas desde el punto de vista metabólico. Parece que carecen tanto de flavoproteínas como de citocromos de la cadena transportadora, por lo que obtienen su ATP de la célula hospedadora, gracias a una traslocasa de membrana que intercambia ADP por ATP (aunque su genoma contiene los genes necesarios para llevar a cabo la síntesis de ATP, esta actividad no ha sido demostrada). Las rickettsias poseen un transportador similar que proporciona a la bacteria gran parte de sus requerimientos energéticos, pero pueden sintetizar ATP.
e) Los bacteroides son quimiorganótrofos anaerobios estrictos que obtienen su energía exclusivamente mediante procesos de fermentación. Generalmente utilizan ácidos orgánicos, aminoácidos o azúcares y suelen producir olores pútridos en el proceso. ÔÔÔ
20.1.
c) Thermotoga es quimiorganótrofo capaz de crecer en condiciones anaerobias sobre carbohidratos y proteínas.
20.2.
e) Forman uno de los phyla más próximos a la raíz del árbol filogenético del dominio Bacteria, próximo a las Aquificales. Aunque son Gram positivos, su pared celular está formada por varias capas y tienen membrana externa como las Gram negativas. Sí poseen peptidoglicano en su pared, si bien éste presenta L-ornitina (a diferencia de los cocos Gram positivos) y carece de ácido teicoico.
20.3.
104
d) Todas las espiroquetas son heterótrofas, pudiendo utilizar una gama de sustratos muy amplia, encontrándose especies aerobias, anaerobias facultativas y estrictas.
20.10. c) Las clamidias, a pesar de ser parásitos intracelulares obligados y no mayores que algunos virus (como los poxvirus) son auténticas bacterias, por lo que poseen tanto DNA como RNA. 20.11. c) Sólo las clamidias son parásitos intracelulares obligados. 20.12. e) Todas las afirmaciones hechas en las opciones a), b) y c) son correctas y diferencian a los dos grandes grupos de bacterias deslizantes. ÔÔÔ 21.1.
e) Aunque Bifidobacterium pueda ser confundida con una bacteria del ácido láctico (fermenta azúcares a acético y láctico) se encuentra inclui-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
da en la clase Actinobacterias, con un contenido en G + C de 55-67%. 21.2.
21.3.
b) La tinción de Gram debe realizarse siempre sobre cultivos jóvenes, con las células creciendo en fase exponencial. Al entrar en estado estacionario, la célula sufre una serie de cambios que pueden afectar al resultado de la tinción de Gram dando falsos negativos. c) Bacillus anthracis es el único bacilo con capacidad invasiva y que puede considerarse de importancia patológica dentro del género Bacillus. Es el agente causal del carbunco (del griego antrax, carbón), enfermedad propia de animales, de gran importancia económica por los daños causados en ganado ovino. En el hombre puede causar un ántrax cutáneo denominado pústula maligna y una neumonía conocida como enfermedad de los cardadores de lana.
21.4.
e) La clase Clostridia junto con la clase Bacilli forman el grupo denominado de bacterias Gram positivas con bajo contenido en G + C, a diferencia de los Actinomicetos, con alto contenido en G + C.
21.5.
c) La producción de toxinas (tetánica, botulínica, hemolíticas, etc.) por clostridios no es un fenómeno relacionado con la fermentación de un sustrato, cuyo objetivo es generar energía.
21.6.
a) S. pyogenes es un estreptococo β-hemolítico que no se encuentra en individuos sanos y causa numerosas enfermedades: impétigo, escarlatina, erisipela, faringitis estreptocócica, fiebre reumática, sepsis puerperal, etc.
21.7.
c) Sólo los estreptococos β-hemolíticos, como S. pyogenes, o algún γ-hemolítico, tal como S. pneumoniae, son patógenos importantes.
21.8.
d) Las bacterias del ácido láctico son incapaces de sintetizar la hemina, porfirina que forma el grupo prostético de la catalasa. Son, pues, catalasa negativa. Sin embargo son capaces de emular esta actividad acumulando Mn2+, con actividad superóxido dismutasa (descompone el H2O2), o sintetizando una proteína que contiene manganeso con débil actividad catalásica.
21.9.
b) Ninguna especie del género Lactobacillus o géneros afines causa intoxicaciones alimentarias. Tan sólo Staphylococcus aureus, que no es una bacteria del ácido láctico (a pesar de poder fermentar azúcares a ácido láctico), produce una enterotoxina que puede originar intoxicaciones alimentarias, especialmente a partir de dulces y pasteles
21.10. b) El tracoma es causado por Chlamydia trachomatis, no por estreptococos.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
21.11. c) S. aureus es anaerobio facultativo. Si bien fermentan la glucosa anaeróbicamente con producción de ácido láctico, en presencia de oxígeno respiran. Son, pues, a diferencia de los estreptococos, catalasa positivo. 21.12. g) Los micoplasmas son insensibles a los antibióticos que actúan sobre el peptidoglicano, tales como las penicilinas, pero no a los que actúan a nivel ribosomal, como puedan ser la estreptomicina, cloranfenicol o eritromicina. ÔÔÔ 22.1.
d) Aunque algunos de los actinomicetos más característicos (v.gr. Streptomyces) forman esporas ésta no es una característica común del grupo. Es más, se trata de esporas reproductoras, a diferencia de las endosporas que son estructuras de resistencia.
22.2.
c) Ambos géneros son pleomórficos o con forma de maza, sin auténtico desarrollo miceliar, por lo que ninguno de ellos forma micelio, ni de sustrato ni aéreo.
22.3.
d) Se trata de bacterias Gram positivas de alto contenido en G + C que habitan generalmente en el suelo, aunque existen algunas especies patógenas para humanos y animales.
22.4.
a) El resultado final de ambas enfermedades puede ser la muerte por asfixia. Corynebacterium diphteriae se aloja en las células de la garganta. En respuesta a la inflamación de los tejidos, se forma una pseudomembrana originada por células dañadas del hospedador y de C. diphteriae que puede bloquear el paso del aire y conducir a la muerte por asfixia. Las toxinas botulínicas se fijan a la membrana sináptica de las terminaciones nerviosas, impidiendo la liberación de acetilcolina, lo que bloquea la transmisión del impulso nervioso y causa la parálisis muscular. La muerte se debe a parada cardiaca o respiratoria.
22.5.
c) El agente causal de la gangrena gaseosa es Clostridium perfringens, un Gram positivo con bajo contenido en G + C.
22.6.
b) Las hifas aéreas de los estreptomices se dividen en un solo plano formando cadenas de 3 a 50 conidiosporas, de textura lisa o rugosa, pero siempre inmóviles.
22.7.
f) Los medios de cultivo y técnicas tradicionales favorecen el aislamiento de aquellas especies capaces de utilizar de forma más eficiente los sustratos y condiciones de cultivo empleados (estrategas r, con una tasa de crecimiento elevada y que necesitan concentraciones altas de nutrientes), frente a poblaciones bacterianas especializadas (estrategas K).
105
CAPÍTULO VM
pseudomureína, proteínas, glicoproteínas o heteropolisacáridos.
ÔÔÔ 23.1.
c) Si bien los nichos ecológicos de las arqueas pueden considerarse extremos, en algunos casos reflejo de su aparente o posible antigüedad, no son exclusivos de este dominio. El caso más claro es el de los hábitats de las metanobacterias. Si bien estas arqueas necesitan condiciones de anaerobiosis estricta, sus nichos ecológicos son compartidos por muchos grupos de bacterias e, incluso en ciertos casos, por protozoos.
23.2.
a) Es probable que las arqueas tengan unos hábitats mucho más amplios que los conocidos hasta el momento. Utilizando técnicas moleculares se han detectado organismos pertenecientes al dominio de las arqueas en el picoplancton y suelos, si bien hasta el momento no se ha aislado ninguno de ellos, probablemente por las limitaciones de las técnicas utilizadas actualmente.
23.3.
c) La membrana plasmática de las arqueas, a diferencia de la de bacterias y eucariotas, está constituida por glicerol unido a alcoholes isoprenoideos (fitanol o bifitanol) mediante enlace éter. Además no presentan esteroles u opanoides.
23.4.
a) Las arqueas, al igual que las bacterias, son procariotas, es decir, carecen de una membrana, o cualquier tipo de envuelta, que separe el cromosoma del citoplasma.
23.5.
23.6.
c) La composición química de la pared celular de las halobacterias no es uniforme. Mientras que el género Halobacterium contiene glucoproteínas, la pared de Halococcus está constituida por polisacáridos complejos, similares al condroitín sulfato. b) Las arqueas halófilas extremas son quimiorganótrofas, aerobias obligadas: básicamente obtienen la energía para su crecimiento de la respiración de materia orgánica (especialmente aminoácidos y ácidos orgánicos). Algunas de ellas (como Halobacterium salinarium, especie que mejor se ha estudiado) pueden realizar una síntesis de ATP mediada por la luz (fotofosforilación) gracias a una proteína de membrana denominada bacteriorrodopsina. Este ATP sólo permite el mantenimiento y viabilidad de Halobacterium en condiciones anóxicas y no es suficiente para promover un crecimiento activo.
23.7.
f) Thermoproteus, se incluye en el orden Thermoproteales, que junto con los Pyrodictiales y Sulfolobales, forman el phylum Crenarchaeota.
23.8.
d) Las arqueas metanogénicas son un grupo muy amplio y diverso. Esto se refleja en su taxonomía están subdivididos en tres órdenes, en los porcentajes de G + C, etc. La estructura de su pared celular tampoco es uniforme, encontrándose
106
23.9.
c) Algunas metanobacterias son termófilas (Methanobacterium thermoautotroficum) o hipertermófilas (Methanopyrus kandleri) pero todas viven a pHs cercanos a 7. De hecho, se trata de un grupo de organismos que tolera mal las variaciones de pH y necesitan vivir a pHs próximos a la neutralidad.
23.10. e) Algunas halobacterias pueden realizar un tipo particular de fotosíntesis en condiciones de presión parcial de oxígeno baja. Esta fotosíntesis es independiente de clorofilas o bacterioclorofilas, y se realiza gracias a la acción de unas rodopsinas (bacteriorrodopsina) situadas en la membrana púrpura. La bacteriorrodopsina sufre cambios conformacionales (base de Schiff) inducidos por la luz, actuando como una bomba de protones. 23.11. b) Metanobacterias (metanogénesis: formación de metano a partir de CO2 e H2) y arqueoglobales (respiración anaerobia: utilización de materia orgánica empleando SO 42 como aceptor de electrones), en ambos casos en condiciones de anaerobiosis estricta. 23.12. a) Los termoplasmas (Thermoplasma y Picrophilus) son termófilos moderados (óptimo 60 °C), acidófilos extremos (óptimo próximo a pH = 1), heterótrofos aerobios, incluidos en el phylum Euryarchaeota. Carecen de pared celular, aunque Picrophilus tiene una capa S de proteínas. 23.13. c) Aunque sus hábitats son todos calientes, pueden ser ácidos o neutros. La mayoría son anaerobios, pero los sulfolobales son aerobios. Pueden ser quimiorganótrofos, quimiolitótrofos o mixótrofos, pero todos tienen un metabolismo dependiente del azufre, utilizándolo como aceptor (respiración anaerobia) o dador (quimiolitotrofía) de electrones. 23.14. a) Aunque todos los citados son termófilos o hipertermófilos, sólo los Sulfolobales y Thermoplasmatales viven a pHs ácidos. El óptimo de los primeros se sitúa entre 2 y 3. Los termoplasmas son aún más acidófilos, con óptimos entre 1 y 2 (Picrophilus incluso inferior). 23.15. a) Las arqueas termófilas dependientes del azufre (Crenarqueotas) utilizan este elemento en sus procesos energéticos. Las sulfolobales lo oxidan a ácido sulfúrico (S dador de electrones, O2 aceptor), mientras que las termoproteales lo reducen a sulfuro de hidrógeno (S aceptor de electrones, materia orgánica o H2 donador). ÔÔÔ
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mTaxonomía y Diversidad de los Organismos Procarióticos
24.1.
Anabaena: FO; Desulfovibrio: Ra; Bacteroides: F; Acetobacter: RA; Chlamydia: O; Hidrogenobacter: QL; Chlorobium: FA; Clostridium: F; Deinococcus: RA; Thermoproteus: QL; Desulfotomaculum: Ra; Rhodobacter: FA; Halobacterium: RA; Mycoplasma: F; Nitrobacter: QL; Methanobacterium: QL; Oscillatoria: FO; Lactobacillus: F; Pseudomonas: RA; Chromatium: FA; Streptomyces: RA; Rhizobium: RA; Thiomicrospira: QL.
24.2.
Deinococcus.
24.3.
Bacterias rojas del azufre: anaerobias Bacterias oxidadoras del azufre: aerobias Bacterias reductoras de sulfato: anaerobias Enterobacterias: anaerobias facultativas Estreptococos: aerodúricos Termococos: anaerobios Termoplasmas: aerobios
24.4.
Anabaena, Azomonas, Bradyrrhizobium y Frankia. Algunas cianobacterias unicelulares y cepas de Enterobacter también son capaces de fijar nitrógeno.
24.5.
Ningún estreptomices ni enterobacteria presentan este tipo de movilidad. Si bien, en general, las cianobacterias y las bacterias oxidadoras del azufre o son inmóviles o se mueven por flagelos, algunas (como las citadas entre paréntesis) poseen movilidad por deslizamiento.
24.6.
Acetobacter: no participa Anabaena: nitrógeno Beggiatoa: azufre Bradyrhizobium: nitrógeno Chromatium: nitrógeno y azufre Desulfuromonas: azufre Frankia: nitrógeno Gallionella: hierro Leptospirillum: hierro Methanococcus: no participa Nitrococcus: nitrógeno Nitrosomonas: nitrógeno Sulfolobus: azufre e hierro Thiomicrospira: azufre Vibrio: no participa
24.7.
24.8.
b) Autotrofía implica la utilización de CO2 como fuente de carbono, algo que no hacen los quimiorganótrofos (a). Siendo aerobio, se descartan las opciones d) y e), y dado que el organismo crece en oscuridad, no puede tratarse de un fotótrofo (f). La fijación de nitrógeno consume mucha energía y poder reductor, nada abundante en quimiolitótrofos. Por tanto, la única respuesta correcta implica al oxidador de azufre. blenorragia: Neisseria gonorrhoeae difteria: Corynebacterium diphteriae
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
escarlatina: Streptococcus pyogenes fiebres de Malta: Brucella melitensis fiebres tifoideas: Salmonella typhi gangrena gaseosa: Clostridium perfringens neumonía bovina: Mycoplasma pneumoniae peste bubónica: Yersinia pestis sífilis: Treponema pallidum tifus exantemático: Rickettsia prowazekii tos ferina: Bordetella pertussis tracoma: Chlamydia trachomatis 24.9.
Anabaena azollae, Azomonas (fijadores de nitrógeno) y Bacillus thuringiensis (insecticida biológico) son útiles desde el punto de vista agrícola. Clostridium acetobutylicum (fermentación acetona-butanol, vitamina B), Corynebacterium (C. Glutamicum, producción de ácido glutámico y lisina), Gluconobacter (vinagre), Propionibacterium (quesos), Sulfolobus y Thiobacillus (biolixiviación) tienen interés industrial.
24.10. Puede variar, pero una clave razonable sería: 1) Tinción de Gram señalaría al único Gram negativo (Pseudomonas); 2) La misma tinción distinguiría bacilos (Bacillus y Clostridium) de cocos (Staphylococcus y Streptococcus). 3) Se podría además ensayar la presencia de endosporas por tinción, que permitiría distinguir Bacillus y Clostridium. 4) Un ensayo de crecimiento en aerobiosis permitiría distinguir a Bacillus (aerobio) de Clostridium (anaerobio). 5) El ensayo de catalasa permitiría distinguir Staphylococcus (positivo) de Streptococcus (negativo). 24.11. Anabaena azollae: luz y aire (O2 + CO2) sobre una base mineral Clostridium tetanii: calentar (100 °C) e incubar después en un medio nutritivo (v.gr. caldo común) en condiciones de anaerobiosis Thiobacillus ferrooxidans: Fe2+/compuesto de S reducido y aire. Incubar en oscuridad Halobacterium halobium: concentración de NaCl próxima a saturación (3-4 M / 30%), nutrientes orgánicos y aireación Mycoplasma pneumoniae: filtrar e incubar después en un medio nutritivo con esteroles en condiciones aerobias (anaerobio facultativo) Sulfolobus solfataricus: crecer a 85 °C en un medio con S (pH = 2) Nitrococcus mobilis: NO2 y aire Chromatium vinosum: luz, H2S y anaerobiosis Deinococcus radiodurans: crecer bajo radiación UV en medio nutritivo y aire Bacillus cereus: calentar (100 °C) e incubar después en un medio nutritivo en condiciones de aerobiosis
107
CAPÍTULO VI ECOLOGÍA MICROBIANA
25.1.
25.2.
25.3.
d) Los seres vivos obtienen energía metabólica a partir de la luz solar (diversas fotosíntesis) o mediante procesos de oxidación de sustratos reducidos, bien sean orgánicos o inorgánicos (respiración o quimiolitotrofía) tanto en presencia (respiración aerobia) como en ausencia (respiración anaerobia) de oxígeno. Las reacciones de reducción son consumidoras de energía. d) Si bien las bacterias son pequeñas, sus depredadores (mixobacterias, Vampirococcus o protozoos) también lo son. Tan sólo la formación de estructuras como biopelículas o flóculos supone una ventaja frente a la depredación por protozoos. b) El pequeño tamaño de los microorganismos hace que su relación superficie/volumen celular sea muy grande, lo que favorece una elevada tasa metabólica y de reproducción. Su versatilidad metabólica y pequeño tamaño hacen que puedan ocupar cualquier nicho ecológico, teniendo acceso a los sustratos que en los mismos puedan encontrarse. Sin embargo no tiene ninguna relación con el tamaño de los sustratos a degradar (cualquier ser vivo puede utilizar sustratos disueltos del tamaño de pequeños iones).
25.4.
b) El ciclo de las pentosas-fosfato es una ruta glucolítica que permite a la bacteria obtener poder reductor, pero no fijar CO2. Normalmente se producen 2 NADPH + H+ y pequeñas moléculas (3-5 átomos de C) por glucosa, pero en caso de necesidad puede degradarse completamente a CO2 generando 12 moléculas de NADPH.
25.5.
c) La fermentación es una forma de liberar CO2. Muchas fermentaciones (alcohólica, heteroláctica, ácido-mixta, etc.) tienen entre sus productos finales este compuesto.
25.6.
b) La desnitrificación, también llamada reducción desasimilativa del nitrógeno, es un proceso llevado a cabo por muchas bacterias anaerobias facultativas y algunas especies de géneros considerados como típicamente aerobios. Se trata de la oxidación de materia orgánica utilizando el nitrato como aceptor final de electrones (respiración anaerobia). En la reducción del nitrato pueden aparecer diversos intermediarios (nitrito y óxidos de nitrógeno), siendo el producto final el nitrógeno molecular (N2) que se libera a la atmósfera. Al-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
gunas enterobacterias constituyen una excepción, produciendo ión amonio. 25.7.
f) Durante la oxidación de amonio a nitrito y de éste a nitrato (nitrificación) se liberan electrones que pasan a la cadena transportadora siendo finalmente aceptados por el O2. Esto genera un gradiente electroquímico que permite sintetizar ATP. Se trata de un proceso que genera, no que consume energía.
25.8.
f) Algunas simbiosis capaces de fijar N2 son muy conocidas, tales como las de las cianobacterias con hongos y helechos (líquenes) o las de los rizobios y Frankia que desarrollan nódulos radiculares en leguminosas y alisos, respectivamente. Otras, como la de Citrobacter en las termitas lo es mucho menos. Sin embargo, no se conoce ninguna bacteria fotosintética anaerobia que fije nitrógeno en simbiosis. Las bacterias rojas son capaces de fijar nitrógeno, pero sólo cuando crecen en vida libre en un ambiente anaerobio.
25.9.
a) La reducción desasimilativa de nitrógeno o desnitrificación es un proceso de respiración anaerobia. En él, la materia orgánica se degrada (oxida) actuando el nitrato como aceptor de electrones al final de la cadena respiratoria. El potencial rédox del par NO3/NO2 es de +0,43 V, lo que supone un buen aceptor alternativo al O2 (E′0O2/H2O: +0,82 V), lo que permite a ciertas bacterias adaptar su metabolismo de respirar oxígeno a respirar nitratos, en un medio anóxico pero todavía oxidante. Las bacterias anaerobias estrictas que poseen cadena respiratoria se desarrollan en hábitats claramente reductores (v.gr. E′0SO2 4 /HS : 0,25 V) lo que les impide utilizar el nitrato como aceptor alternativo.
25.10. b) Acetobacter es una α-proteobacteria aerobia que transforma azúcares y etanol en ácido acético (bacterias del vinagre). No confundir con Azotobacter, γ-proteobacteria fijadora de N2 en vida libre. 25.11. c) Las bacterias fotosintéticas verdes y rojas del azufre utilizan H2S como donador de electrones (oxidación) pero en condiciones anaerobias. 25.12. e) El Na2S, supuestamente formado en el océano, es soluble, por lo que no es una forma de secuestro del H2S. De hecho, las comunidades que se
109
CAPÍTULO VIM
desarrollan en las chimeneas negras dependen de la presencia de H2S. 25.13. f) Vibrio es una γ-proteobacteria, quimiorganótrofa, anaerobia facultativa, que no utiliza el azufre en ninguno de sus estados en su metabolismo energético. No confundir con Desulfovibrio que sí oxida compuestos orgánicos utilizando el SO42, que reduce a H2S o S elemental, como aceptor de electrones.
biológica del nitrógeno en aguas residuales nunca ocurre en un medio aerobio. La presencia de oxígeno inhibe la respiración de nitratos. 25.21. c) El ión amonio se produce siempre en la degradación de la materia orgánica, tanto aerobia como anaerobia, y tiene una importante demanda bioquímica y química de oxígeno (DQO = 4,54 g-O/g-NH+4 ) contribuyendo a la disminución del oxígeno disuelto en las aguas.
25.14. e) Thermoplasma es una arquea termoacidófila por lo que fue asociada con Sulfolobus cuando se describió el dominio de las arqueobacterias. Sin embargo se trata de un heterótrofo aerobio que sólo utiliza el azufre, al igual que cualquier otro ser vivo, como constituyente celular (aminoácidos, coenzimas, etc.).
25.22. e) Salmonella es una bacteria entérica (familia Enterobacteriaceae) patógeno del hombre y otros animales de sangre caliente, que habita el tubo intestinal. No es, por tanto, un habitante natural de un lago y su presencia denotaría contaminación fecal.
25.15. e) En la naturaleza el hierro se presenta en dos estados de oxidación: Fe(II) y Fe(III). El Fe(0) tiene un origen, bien artificial (fundiciones) o bien extraterrestre (meteoritos). Los seres vivos no son capaces de utilizar esta forma del hierro, por lo que la respuesta e) es falsa.
25.23. e) A bajas temperaturas predomina la producción sobre la degradación, pues los árboles se ven menos afectados que las bacterias por las bajas temperaturas. En torno a los 25 °C ambos procesos tienden a tener el mismo peso. A temperaturas del suelo elevadas, la producción vegetal disminuye, normalmente por falta de agua.
25.16. e) La biolixiviación de metales (biominería) es un proceso rentable para la extracción de metales a partir de menas pobres y que, por tanto, ya no resultan rentables desde el punto de vista hidrometalúrgico. Sin embargo, para menas ricas sigue resultando más útil la minería tradicional. 25.17. f) El aire no es un ambiente adecuado para el desarrollo de microorganismos, por lo que predominan formas de resistencia: esporas bacterianas, ascosporas de levaduras, micelios y conidios de hongos, cistes de protozoos, etc. Las razones apuntadas (a-e) contribuyen a ello, pero la afirmación f) es falsa. Aunque pueda existir una importante biota en el polvo, especialmente ácaros, éstos no son depredadores de bacterias. 25.18. b) Las bacterias que crecen a elevadas presiones se denominan barófilas. Pueden ser también barotolerantes, o capaces de crecer a elevadas presiones, pero éstas lo hacen mejor a presión atmosférica; las barófilas moderadas crecen entre 1 y 400 atmósferas; y las barófilas extremas sólo se desarrollan a muy altas presiones. 25.19. c) Si bien es cierto que las bacterias fotoautótrofas verdes y rojas se desarrollan en la zona anaerobia sobre el sedimento, con el prerrequisito de la presencia de luz, formando bandas coloreadas, al tratarse de bacterias del azufre necesitan del H2S (no del CH4), liberado por acción de las sulfatorreductoras, como fuente de electrones y para generar poder reductor. 25.20. f) Aunque, evidentemente, la desnitrificación puede ocurrir en un medio acuático y, de hecho, es de máxima importancia en la eliminación
110
25.24. a) Según se desprende de los análisis de secuencias de rRNA, solamente un pequeño porcentaje de las bacterias del suelo (10% según la estimación más optimista) ha sido cultivado en el laboratorio. ÔÔÔ 26.1.
b) En un liquen, ambos simbiontes obtienen beneficio. El hongo (ascomiceto) obtiene nutrientes orgánicos e incluso oxígeno, mientras que el alga o cianobacteria obtiene agua, minerales, protección frente a excesos de intensidad de luz, etc.
26.2.
a) El potencial rédox del rumen es de unos 30 mV por lo que todos los procesos que tienen lugar en él son anaerobios. Nunca hay alternancia de etapas aerobias-anaerobias.
26.3.
d) Existe la asociación de moluscos con bacterias metilotróficas, no metanogénicas, las cuales utilizan (consumen) el metano para obtener energía y carbono celular.
26.4.
d) Las glándulas sudoríparas excretan agua, electrolitos, compuestos orgánicos (aminoácidos, ácidos grasos) y urea, por lo que el nitrógeno no es un factor limitante para el crecimiento.
26.5.
c) Sólo en la cavidad bucal de un recién nacido pueden encontrarse algunas bacterias aerobias. Las poblaciones maduras son, predominantemente, anaerobios aerotolerantes como estreptococos y lactobacilos.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mEcología Microbiana
26.6.
26.7.
26.8.
f) Streptomyces, Gram positivo aerobio con desarrollo miceliar, es un habitante natural de suelos, donde constituye uno de los géneros dominantes. Nunca se encuentra, ni siquiera de manera temporal, en el intestino. e) Al igual que sucede en el caso de los líquenes, los hongos que forman micorrizas presentan una baja especificidad asociándose con multitud de plantas distintas. Y viceversa, un vegetal puede asociarse con multitud de hongos (v.gr. una única especie de pino puede formar micorrizas con 40 especies distintas de hongos). a) Agrobacterium, a pesar de estar incluido en la familia Rhizobiaceae, junto a Rhizobium, no fija nitrógeno. Su relación con las plantas se limita a la formación de unas estructuras denominadas agallas, un proceso tumoral en el que interviene
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
el plásmido Ti muy utilizado en ingeniería genética vegetal. 26.9.
c) Un organismo parásito puede entrar en un estado de latencia de tal forma que el hospedador no manifiesta ningún síntoma. Sin embargo no hay un tipo específico de hospedador latente, si no que éste estado puede darse en cualquiera de los otros tipos de hospedadores citados.
26.10. c) Aunque es cierto que en algunos casos la microbiota normal es responsable de la creación de un pH desfavorable para el desarrollo de microorganismos alóctonos, como en el caso de L. acidophilus en la vagina, el bajo pH del estómago es debido al HCl liberado por las glándulas estomacales y no tiene un origen microbiano ni es una respuesta a posibles infecciones.
111
CAPÍTULO VII BIOTECNOLOGÍA Y MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
27.1.
d) Aunque en países de nuestro entorno la depuración de aguas residuales urbanas se lleva a cabo generalmente mediante sistemas aerobios, el tratamiento biológico puede ser aerobio o anaerobio. Este último es el más adecuado para aguas industriales y para aguas urbanas en climas cálidos.
27.2.
b) Aunque, debido a su origen doméstico, pueden encontrarse anaerobios facultativos del grupo de las enterobacterias, se trata de organismos transitorios que tienden a desaparecer en el proceso. Los componentes habituales son bacterias típicamente aerobias (Flavobacterium, Zooglea Alcaligenes, Acinetobacter, Achromobacter, Bacillus, Corynebacterium, Bacillus, Corynebacterium, Brevibacterium, Arthrobacter, etc.), siendo predominantes los géneros Pseudomonas y Comamonas.
27.3.
27.4.
e) En el proceso de depuración aerobia de aguas residuales domésticas por fangos activos, la biomasa forma unas estructuras floculentas capaces de sedimentar y, por tanto, separarse del agua tratada en el decantador secundario. El desarrollo de microorganismos filamentosos, tales como Sphaerotilus, Beggiatoa, Nocardia, algunos hongos, etc., hace que los flóculos se tornen laxos, menos densos y floten. e) Aunque no muchas bacterias lo hacen, es falso que ningún ser vivo sea capaz de utilizar el metano. Muchas bacterias metilotróficas y, desde luego, todas las metanotróficas son capaces de crecer utilizando metano como única fuente de carbono y energía. Estas últimas están clasificadas dentro de las α- y γ-proteobacterias.
100 veces más que los sistemas aerobios), en general podemos decir que la calidad del efluente (agua tratada) es peor. La depuración aerobia genera efluentes más limpios, con menor contenido en materia orgánica: apura más. Esto es debido a las características cinéticas de los microorganismos implicados (µmáx inferior y Ks mayor de los microorganismos anaerobios frente a los aerobios). 27.7.
e) Thiobacillus es una bacteria quimiolitótrofa oxidadora de azufre (y, a veces, hierro) que es muy raro encontrar en depuradoras urbanas. Quien es posible que se desarrolle en tales sistemas es Beggiatoa igualmente oxidadora de azufre, asociada a fenómenos de flotación de fangos.
27.8.
a) Archaeoglobus es una arquea anaerobia que, al igual que Desulfovibrio, reduce sulfatos utilizando materia orgánica como dador de electrones. Sin embargo, se trata de un hipertermófilo, por lo que su presencia nunca ha sido descrita en una depuradora de aguas residuales.
27.9.
d) El proceso de compostaje supone una sucesión de etapas mesófilas y termófilas donde las bacterias aerobias van degradando la materia orgánica. El contenido de humedad y aireación son claves, pues se trata de un proceso aerobio.
27.10. c) Sólo es verdadera la respuesta c). El resto de las afirmaciones sólo son ciertas para compostaje (a, d, e), depuración de aguas residuales aerobia (d) o anaerobia (f) o procesos de eliminación de N y P (b). ÔÔÔ
27.5.
e) El rendimiento (Y) de las bacterias anaerobias es menor que el de las aerobias: de un 2-10% en las primeras frente a un 30-50% en las segundas. Esto significa que generan menos biomasa por unidad de sustrato consumido (materia orgánica carbonácea degradada), y que las posibles necesidades extras de nutrientes minerales (macro y micronutrientes) son menores, lo que supone un ahorro de dinero para la planta.
28.1.
a) Aunque los compuestos clorados forman el grupo más numeroso y destacable de compuestos xenobióticos, incluyendo insecticidas, herbicidas, disolventes, etc., existen compuestos xenobióticos que incluyen otros heteroátomos (v.gr. grupo nitro en explosivos, grupo sulfónico en agentes surfactantes, etc.) o incluso sin heteroátomos (v.gr. algunos plásticos e hidrocarburos del petróleo).
27.6.
b) Si bien es cierto que los sistemas anaerobios denominados de segunda generación o alta carga pueden tratar aguas muy contaminadas (10-
28.2.
a) Aunque los organoclorados son considerados como los compuestos xenobióticos (literalmente ajenos o extraños a la vida) por excelencia, es
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
113
CAPÍTULO VIIM
falso que todos ellos sean antropogénicos (de origen humano). Derivados clorados del metano (clorometano, diclorometano, cloroformo y tetracloruro de carbono) son producidos por hongos blancos de la podredumbre de la madera y por algas marinas. 28.3.
e) La información génica para degradar este tipo de compuestos está normalmente contenida en los denominados plásmidos catabólicos, no a nivel cromosomal.
28.4.
d) La respuesta d) es difícil de asumir. Los microorganismos son prácticamente ubicuos. Puede que un determinado microorganismo se encuentre en baja cantidad en un ecosistema determinado, pero ello sólo significa un tiempo de adaptación más largo. O incluso aunque una determinada especie no esté presente, el potencial metabólico para realizar un proceso estará presente en otros microorganismos.
28.5.
28.6.
28.7.
28.8.
28.9.
114
c) Como se ha indicado, la biodisponibilidad está relacionada con la solubilidad y accesibilidad del microorganismo al compuesto. La toxicidad afectará a la dificultad de ser degradado y, por tanto, a su recalcitrancia o persistencia en el medioambiente, no a su biodisponibilidad. a) La bioaugmentación implica la adición de cultivos de microorganismos alóctonos capaces de degradar el/los compuestos contaminante(s). Sin embargo, se trata de microorganismos (puede ser uno solo o, lo más normal, mezcla de varios) naturales, nunca modificados genéticamente. d) Aunque el tratamiento de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos pueda implicar la intervención de microorganismos (compostaje) el término biorremediación debe reservarse para eliminar la contaminación de compuestos xenobióticos originada por la intervención humana. Además, la acción debe realizarse in situ, es decir en el lugar donde existe el problema y no trasladarlo a otro lugar. c) Los hidrocarburos alifáticos no son fermentables. Esto significa que su degradación ocurre sólo en presencia de oxígeno, involucrando una monooxigenasa y oxígeno, oxidando en varias etapas un metilo terminal a carboxilo. El ácido graso formado puede ser fácilmente degradado, ahora ya aerobia o anaeróbicamente, mediante β-oxidación. Caso a) Incorrecta. Dejando aparte los problemas ecológicos que podría generar la introducción en el medioambiente de un microorganismo modificado genéticamente (MMG), la supervivencia y competencia de una especie alóctona frente a la microbiota autóctona sería muy pequeña.
Caso b) Correcta. El océano abierto es un ecosistema con baja carga microbiana, por lo que la introducción de microorganismos adecuados podría acelerar el proceso. Caso c) Correcta. Cabe esperar que en zonas costeras y suelos exista de manera natural una población de microorganismos capaces de utilizar el petróleo como fuente de carbono y energía, siendo el N o el P el factor limitante para su crecimiento. ÔÔÔ 29.1.
c) El microorganismo utilizado no debe de ser patógeno, pero puede pertenecer a un género que sí los incluya. v.gr. Corynebacterium glutamicum o Clostridium acetobutilicum.
29.2.
b) En microbiología industrial se utiliza el término fermentación para cualquier proceso realizado a gran escala. Sin embargo una gran parte de las fermentaciones de interés son procesos aerobios.
29.3.
e) Aunque en algunos procesos industriales se utilizan microorganismos o enzimas fijados a un soporte, lo que permite llevar a cabo el proceso de manera continua y facilita la recuperación del producto, la mayoría de las fermentaciones industriales se realizan con cultivos en suspensión trabajando en lotes o batch.
29.4.
b) En el metabolismo secundario pueden distinguirse dos fases: la trofofase, durante la cual el microorganismo consume el sustrato y crece, y la idiofase, en la que el número de microorganismos se estabiliza o incluso disminuye y durante la cual se generan los metabolitos secundarios.
29.5.
d) Las bacteriocinas, micotoxinas y antibióticos en general se producen en la idiofase, pues no tienen relación directa con el crecimiento de la biomasa. Otras sustancias biocidas, como la proteína producida por Bacillus thuringiensis con actividad frente a las larvas de lepidópteros, lo hacen durante la esporulación.
29.6.
b) La formación de ácido acético por Gluconobacter (suboxidante) o Acetobacter (superoxidante) es una oxidación incompleta de un alcohol (etanol) hasta un ácido (acético), en lugar de finalizar en CO2 + H2O, debido a un funcionamiento incompleto del ciclo de Krebs.
29.7.
d) Se utiliza el término de bioconversión o biotransformación para señalar la transformación de un sustrato en un producto de interés por medio de una reacción muy específica mediada por microorganismos. La síntesis de algunas hormonas
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mBiotecnología y Microbiología Industrial
esteroideas (v.gr. cortisona) incluye una etapa de bioconversión. 29.8.
f) Si bien es cierto que el agar (polímero sulfatado de galactosa) es el agente utilizado universalmente en microbiología para preparar medios sólidos, no es un producto de origen bacteriano. Se extrae de algas rojas filamentosas de la división Rhodophyta.
29.9.
c) Un alimento compuesto fundamentalmente de hidratos de carbono no desprende olores especialmente desagradables durante su descomposición. En el caso hipotético de que se liberasen aldehídos y cetonas, éstos suelen tener olores aceptables para el olfato humano, algunos incluso afrutado.
29.10. d) En la conservación de las bebidas citadas no se emplean aditivos químicos. El sulfito puede utilizarse en el caso del vino o frutas y el nitrito sódico es un aditivo típico de alimentos cárnicos curados.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
29.11. d) La centrifugación no se utiliza en ningún caso como un método para evitar o retrasar el desarrollo de microorganismos en los alimentos. 29.12. c) Aunque algunos de los efectos citados especialmente los últimos no han sido claramente establecidos, nunca se ha sugerido que estas bacterias favorezcan la asimilación de la caseína de la leche, puesto que fermentan azúcares, no proteínas. 29.13. d) Aunque todos los mostos de uva son incoloros, en el caso de los vinos tintos se deja la piel u hollejo de las uvas negras en contacto con el mosto para que liberen los taninos. Las cervezas negras proceden de maltas (cebada) más tostadas. La cebada se sustituye parcialmente (≥51%) por centeno si el producto de fermentación va a destinarse a destilar whisky. 29.14. g) En la producción de pan utilizan levaduras (S. cerevisiae) para subir la masa. Se trata, por tanto, de una fermentación alcohólica, no láctica.
115
CAPÍTULO VIII VIROLOGÍA
30.1.
c) Todos los virus están formados por proteínas, además de por un único tipo de ácido nucleico (DNA o RNA). En muchos virus animales hay además lípidos y azúcares como componentes de las partículas víricas.
30.2.
d) Ver respuesta anterior.
30.3.
e) La infección de una bacteria por un virus implica la entrada del genoma, y no de proteínas del virión. Puesto que ninguna bacteria parece disponer de RNA polimerasas dependientes de RNA, ningún ssRNA podría dar lugar a copias + para poder expresarse.
30.4.
c) La existencia de paredes celulares rígidas impide la entrada de estructuras relativamente grandes, como partículas virales, sin comprometer la estabilidad osmótica de la bacteria, por lo que los fagos inyectan la información genética a través de pequeñas aberturas practicadas en el peptidoglicano. Los virus que infectan animales entran en la célula, donde pierden posteriormente la cápsida.
30.5.
c) Los capsómeros son las subunidades morfológicas que constituyen la estructura regular de las cápsidas. Suelen estar formados por varias subunidades proteicas.
30.6.
c) Se requieren un mínimo de 3 unidades morfológicas por cada cara de una cápsida icosaédrica. La siguiente estructura posible que permite un empaquetamiento cerrado requiere 180 unidades.
30.7.
b) En todos los fagos icosaédricos y en la mayoría de los virus animales, el proceso de encapsidación del ácido nucleico es posterior al del ensamblaje de los componentes de la cápsida, de forma que mediante un proceso activo que consume energía, el ácido nucleico es forzado a entrar en las cápsidas vacías.
30.8.
d) En la mayor parte de los casos, la membrana lipídica de los virus con envuelta es adquirida durante el proceso de liberación de la progenie por gemación a través de la membrana citoplásmica. También es altamente frecuente que esta gemación ocurra en zonas de la membrana en las que se han insertado (glico)proteínas víricas, excluyendo de ellas a las celulares.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
30.9.
e) Existe una gran diversidad de métodos de protección frente a las endonucleasas de restricción bacterianas, pero la utilización de sistemas de oclusión de sitios de restricción mediada por proteínas no ha sido aún descrita, quizás por sus posibles efectos secundarios sobre la expresión de los genes donde aparezcan tales secuencias.
30.10. d) Debido al proceso de infección de un virus, hay un lapso de tiempo en el que aún no se ha generado progenie, de forma que la lisis prematura de las células infectadas no dará lugar a partículas infectivas. 30.11. d) Aunque son mayoría los virus bacteriófagos que lisan la célula infectada mediante la producción de una lisozima específica en las fases finales del ciclo infectivo, también hay fagos filamentosos como M13 cuya liberación a través de la envoltura bacteriana no provoca la lisis celular. 30.12. d) Ver respuesta a la pregunta anterior. 30.13. d) Aunque es parecida a la respuesta c), resulta evidente que una bacteria no va a ser seleccionada positivamente por incorporar receptores de un virus, salvo que tal proceso de infección no solo no la lise sino que le confiera alguna ventaja evolutiva en su ambiente. Lo lógico es que sean los virus los que se adapten a posibles hospedadores mediante selección natural de variantes con receptores adecuados. 30.14. a) El agar se emplea para controlar la difusión de los virus de la progenie, de forma que éstos afecten exclusivamente a las células vecinas. En cultivos de células animales, el agar evita la libre difusión de los virus a través del medio líquido. En el caso de bacterias el efecto es el contrario, pues permite una difusión de los virus mayor que la que permitirían los medios sólidos empleados para su recuento. 30.15. c) Una placa de lisis formada en un experimento de recuento en el que se emplean multiplicidades de infección muy bajas es consecuencia de la interacción productiva de un único virus con una célula inicial y de la difusión de la progenie a las células vecinas en una serie de ciclos infectivos consecutivos.
117
CAPÍTULO VIIIM
30.16. d) Se considera infectivo aquel virus capaz de dar lugar a progenie, y su valoración por tanto depende de los efectos ejercidos sobre cultivos de células susceptibles. El porcentaje de virus capaces de infectar respecto al total de partículas detectables mediante microscopía electrónica es muy alto en el caso de bacteriófagos, y mucho menor para virus animales.
31.7.
c) El fago codifica una enzima que recluta componentes bacterianos para formar una RNA polimerasa dependiente de RNA, activa.
31.8.
d) No han sido descritos fagos con ssDNA de sentido negativo, y los de sentido positivo existentes son todos circulares, independientemente de que sean de morfología icosaédrica o filamentosa.
30.17. c) El fago ΦX-174 posee un pequeño (5.386 pares de bases) genoma de DNA circular de cadena simple en donde la información está tan concentrada que existen zonas concretas del genoma que codifican dos proteínas completamente distintas según la utilización de dos de las tres posibles fases de lectura. Por tanto, en este caso se puede decir que de alguna forma se viola el dogma de un gen, una proteína, pues un mismo locus de DNA codifica dos proteínas.
31.9.
d) Tras la formación del intermediario replicativo de doble cadena (RF) éste a su vez replica varias veces de manera semiconservativa, como el cromosoma, para pasar posteriormente a generar forma ssDNA circulares mediante círculo rodante.
ÔÔÔ 31.1.
b) En el proceso de infección, los fagos sólo inyectan el ácido nucleico, de forma que éste no es acompañado por ninguna enzima. La ausencia de RNA polimerasas dependientes de RNA en las bacterias implica la incapacidad de multiplicación de este tipo de genomas.
31.2.
b) Dada la ausencia de RNA polimerasas dependientes de RNA, el primer paso en un proceso de infección por un virus bacteriófago ssRNA+ es producir tal enzima mediante la lectura directa del RNA vírico.
31.3.
d) Aunque el ssRNA+ sea policistrónico (codifique varias proteínas), su estructura secundaria es tal que los ribosomas tiene acceso preferente y casi exclusivo a unos genes, mientras que otros permanecen sin expresar hasta que la acumulación de alguna de las proteínas iniciales alcanza un valor determinado que despliega la estructura del RNA y permite el acceso a genes tardíos por parte de los ribosomas.
31.4.
b) Hasta que no se completó la secuencia del genoma de ΦX-174, el dogma decía que una secuencia de DNA codificaba una única proteína. Actualmente se conocen muchos virus de pequeño tamaño en los que la compactación de la información les ha llevado a superponer genes en una misma región de DNA mediante la utilización de marcos de lectura solapantes.
31.5.
c) No se conoce la razón por la cual estos fagos sólo se unen a los pili de células F+, pero es probable que tenga que ver con el mecanismo de entrada del ssRNA en la célula.
31.6.
a) Ver respuesta 31.2.
118
31.10. c) Como otros fagos filamentosos y algunas estructuras fibrilares (fimbrias), el M13 incorpora los componentes de su cápsida en la membrana citoplásmica que van polimerizando de dentro a fuera al tiempo que el ssDNA del fago va emergiendo a través de la envoltura. 31.11. c) Ambos virus presentan repeticiones directas (largas) en los extremos, pero éstas son fijas en T7 y variables en T4. En el caso de T4, estas repeticiones variables en los extremos responden a la encapsidación de más de una unidad genómica vírica por cápsida, lo que genera que cada virus tenga repeticiones en los extremos, distintas incluso de los de la misma progenie (lo que generó problemas de interpretación al dar lugar a mapas genéticos circulares a pesar de la arquitectura lineal del genoma) 31.12. a) T7 produce su propia RNA polimerasa, que reconoce específicamente los promotores víricos, una propiedad que se utiliza profusamente para el desarrollo de vectores de expresión en ingeniería genética. T4 emplea una estrategia mucho más sutil y compleja, dado que modifica químicamente la subunidad α de la RNA polimerasa para dirigirla preferentemente hacia algunos de sus genes, y también produce una subunidad σ específica de promotores de genes tardíos. 31.13. a) La entrada del DNA en las cabezas de los fagos complejos como el T4 se produce antes de la incorporación del resto de las estructuras, dada la dificultad energética del proceso de empaquetamiento. La cola y las fibras se ensamblan en paralelo a la cápsida y posteriormente se incorporan a las cabezas llenas, como estructuras ya formadas. 31.14. c) Los fagos T-pares codifican enzimas de la ruta de síntesis de hidroximetil citosina, así como una glucosilasa específica para su posterior modificación. De hecho, el DNA de estos fagos es resistente a la digestión con casi cualquier endonucleasa. ÔÔÔ
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mVirología
32.1.
32.2.
32.3.
32.4.
32.5.
32.6.
mosómico. Cuando estos fagos defectivos se adsorben a una célula receptora, le inyectan DNA cromosómico, que puede acabar integrado en el genoma por recombinación.
b) La mayor parte de los fagos atemperados (λ es el modelo característico) tienen capacidad para integrarse en el cromosoma de la célula receptora dividiéndose con él. Otros (P1 es el fago tipo) se quedan en forma de plásmido sin generar progenie. b) La forma de activación más frecuente está mediada por RecA. RecA es una proteína multifuncional de gran relevancia para las bacterias, puesto que participa en fenómenos de recombinación homóloga, reactiva la replicación de DNA detenida por daños en el DNA a copiar, y se convierte en una proteasa específica cuando aparecen regiones de DNA de cadena sencilla en la célula a consecuencia, por ejemplo, de radiaciones. Transformada en proteasa, hidroliza una proteína represora denominada LexA y dispara el sistema SOS, cuya función es permitir la supervivencia bacteriana tras los daños en el genoma. Esta actividad proteolítica también actúa sobre el represor de λ (CI) permitiendo la expresión de los genes del ciclo lítico y los de escisión de profago, desencadenando de esta forma el ciclo lítico. d) Si Cro alcanza un elevado nivel, dejarán de sintetizarse las proteínas CII y CIII y se entrará en ciclo lítico. La proteína CII es un activador de la transcripción del represor de λ (CI), por lo que una baja concentración impedirá la síntesis de éste. CIII es un estabilizador de CII, por lo que su ausencia tiene el mismo efecto que la ausencia de CII. Si no se forma el complejo CII-CIII no hay activación del promotor PE, que es quien dirige la síntesis del represor de λ para la entrada en ciclo lisogénico. Por tanto las situaciones a, b y c son necesarias para la entrada en lisogenia. e) El fago Mu funciona como un transposón, integrándose en cualquier parte del genoma (c) de la bacteria y provocando mutaciones (d). En su replicación normal de ciclo lítico, se produce transposición replicativa por todo el genoma (b), de forma que múltiples copias se insertan en el cromosoma. También puede entrar en lisogenia, y permanecer una sola copia integrada en el cromosoma hasta que se produzca algún evento de activación (a). c) Una bacteria con un profago insertado en su genoma no es inmune a todos los virus, sino que es inmune sólo a infecciones por fagos similares, para los que el represor encargado de mantener la lisogenia también sea capaz de reprimir los genes necesarios para el ciclo lítico. b) La transducción generalizada ocurre por empaquetamiento incorrecto de fragmentos de DNA de la bacteria donadora generados durante un proceso de infección lítica. En estos casos, se forman con baja frecuencias fagos defectivos consistentes en una cápsida vírica y DNA cro-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
ÔÔÔ 33.1.
a) Los virus animales suelen entrar por endocitosis, lo que implica que entra como mínimo la nucleocápsida, mientras que los de fagos inyectan sólo su ácido nucleico.
33.2.
a) Los virus pueden provocar distintos tipos de respuestas en células animales, desde una multiplicación masiva con término en lisis celular (efecto lítico), hasta infecciones de tipo persistente, en las que se produce progenie de forma constante sin alteraciones aparentes en las células infectadas, pasando por infecciones latentes en las que el virus no se multiplica y permanece inactivo en la célula durante largos períodos de tiempo. Finalmente, algunos virus provocan alteraciones en el control sobre la división celular, dando lugar a células tumorales.
33.3.
a) Se trata de uno de los virus más sencillos desde el punto de vista genético y estructural. Su genoma es RNA de cadena sencilla y sentido positivo, que se traduce directamente en una poliproteína capaz de autoprocesarse hasta dar lugar a todos los componentes víricos, incluyendo los sistemas de replicación. Al igual que muchos virus RNA, la replicación del virus de la polio tiene lugar en el citoplasma celular.
33.4.
b) Se trata de uno de los aspectos más curiosos de los picornavirus, puesto que al ser su genoma de una sola pieza es interpretado por los ribosomas como un único gen, dando lugar a una proteína de gran tamaños (240 kDa) y con diversas actividades, que sigue un programa secuencial de autoprocesamiento para dar lugar a unas 20 proteínas y productos de procesamiento distintos.
33.5.
a) La proteína Vpg unida al extremo 5′ del RNA vírico no es necesaria para la lectura de éste por el ribosoma, pero parece ser requerida para el empaquetamiento en las cápsidas.
33.6.
e) Aunque algunos retrovirus famosos ataquen al sistema inmune produciendo inmunodeficiencias, no es algo generalizable a retrovirus.
33.7.
c)
33.9.
a) Los oncogenes de retrovirus causantes de tumores fueron identificados antes que los propios oncogenes celulares. Posteriormente, se observó que la diferencia fundamental radica en algunas mutaciones puntuales que hacen que la actividad quinasa de estos oncogenes esté activada de forma continua, provocando el desequilibrio
119
CAPÍTULO VIIIM
del ciclo celular y la desinhibición de su bloqueo por contacto célula-célula. ÔÔÔ 34.1.
c) Puesto que el ssRNA no puede ser leído por los ribosomas ni copiado en cadena + por ninguna actividad celular, estos virus incluyen siempre en su virión una RNA polimerasa dependiente de RNA, que es la que hace copias + para ser traducidas por los ribosomas.
34.2.
b) Ver respuesta anterior.
34.3.
c) El ciclo de este virus tiene lugar en el citoplasma. Allí la RNApol del virus da lugar a varios mRNA poliadenilados monocistrónicos que son leídos por los ribosomas, además de varias copias de sentido positivo del genoma vírico para ser empleadas como moldes en el proceso de replicación.
34.4.
a) El proceso de ensamblaje del virus de la rabia conlleva la formación de la nucleocápsida por polimerización de las subunidades proteicas sobre el RNA vírico, y la salida del virus por gemación a través de una zona de la membrana citoplásmica en la que se han insertado previamente las glicoproteínas específicas del virus, desplazando a las proteínas celulares.
34.5.
a) El virus de la gripe posee un genoma fragmentado compuesto por varias moléculas de ssRNA
34.6.
b) El hecho de que el genoma del virus de la gripe esté constituido por varios fragmentos de ssRNA permite una extraordinaria plasticidad genética, dada la posibilidad de intercambio de fragmentos entre virus genéticamente relacionados cuando se produce accidentalmente una coinfección. Si el fragmento intercambiado codifica alguna de las proteínas de superficie que se utilizan para generar inmunidad, el nuevo virus podrá volver a infectar a personas inmunes frente a la epidemia anterior.
34.7.
c) Aunque los detalles son aún inciertos, la nucleocápsida vírica es transportada al núcleo, donde se produce la descapsidación y la formación de mRNA por la polimerasa vírica. Ésta emplea extremos 5′ de mRNA celulares como cebadores generando los mensajeros víricos con cap, que son inmediatamente poliadenilados. En algunos casos también hay procesamiento de estos mRNA. Los mRNA víricos maduros son exportados al citoplasma y leídos por los ribosomas. Muchas de las proteínas son transportadas de vuelta al núcleo (RNApol) para participar en la replicación del virus (generación de copias negativas). El ensamblaje de las nucleocápsidas víricas parece producirse en el núcleo, y la adquisición de la envoltura durante la secreción a través de la membrana citoplásmica, donde adquiere las enzimas carac-
120
terísticas de origen vírico (neuraminidasa y hemaglutinina). 34.8.
a) Se trata del único grupo de virus con genoma dsRNA. Éste se encuentra fragmentado, quizás para evitar problemas de plegamiento en estructuras extraordinariamente rígidas propias de los dsRNA.
34.9.
a) Los rotavirus, un importante grupo de reovirus, son responsables de un elevado porcentaje de las epidemias de diarreas entre niños de guardería (6-24 meses).
34.10. c) Esta es una característica especial de los reovirus, pues la replicación de su genoma ocurre dentro de una estructura aparentemente equivalente a lo que sería el núcleo central del virus (partícula subviral) que se localiza en el citoplasma de la célula infectada. Estas partículas subvirales encapsidan los mRNA+ producidos por cada fragmento del dsRNA del virus, y estos mensajeros actúan como molde para la generación de copias de doble cadena. Posteriormente, otros componentes virales son añadidos hasta finalizar la encapsidación y continuar con el ensamblaje de viriones maduros. 34.11. c) 34.12. a) 34.13. b) El comportamiento del SV40 es de alguna forma similar al de un bacteriófago lisogénico, puesto que, en ciertas células y en determinadas circunstancias, no replica, sino que se integra en el genoma, reprimiendo de alguna manera su excisión y multiplicación (aunque ésta se pueda producir con baja frecuencia). Desde su sitio de integración en el genoma, el virus produce unas proteínas que son las responsables de que la célula portadora pierda el control de su división. Estos virus se emplean de forma generalizada para la introducción de genes en células animales. 34.14. a) Los tamaños genómicos aproximados serían: 4 kb, 5 kpb, 40 kpb, 150 kpb y 190 kpb, respectivamente. 34.15. a) Al igual que otros muchos virus de pequeño tamaño con DNA como material genético, la replicación se produce en el núcleo. Las proteínas de la cápsida son sintetizadas en el citoplasma y viajan al núcleo para formar la nucleocápsida. 34.16. b) La estructura denominada tegumento tiene un aspecto fibrilar y desordenado al microscopio electrónico, resultando una característica morfológica exclusiva de este grupo de virus. 34.17. b) El genoma de estos virus se circulariza y se replica por círculo rodante en el núcleo. Tras la síntesis de proteínas en el citoplasma, éstas son transpor-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mVirología
tadas otra vez al núcleo, donde se produce el ensamblaje de la nucleocápsida y ésta se rodea del tegumento. La envoltura es adquirida a partir de la membrana interna nuclear, y el virus es transportado hacia el exterior a través del retículo endoplásmico 34.19. c) La reactivación en adultos del virus de la varicela origina el llamado herpes zóster, por lo que el virus es comúnmente denominado virus varicelazóster. 34.20. a) El virus de la viruela es muy grande y complejo, de forma que transporta diversas enzimas que le permiten llevar a cabo la transcripción de genes antes de la descapsidación. De hecho, algunos de estos genes codifican proteínas necesarias para dicho proceso. 34.21. d) Los poxvirus son uno de los grupos de virus de mayor complejidad, con tamaños del virión comparables a los de pequeñas bacterias. Además
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
de poseer un DNA lineal de doble cadena entrecruzado en sus extremos, que lo hace resistente a exonucleasas, bajo el microscopio electrónico es posible distinguir en su representante más estudiado, el virus de la vacuna, la presencia en el virión de dos cuerpos laterales electrodensos de composición desconocida, así como una superficie regular de naturaleza proteica. 34.22. b) Los poxvirus son los únicos virus DNA capaces de replicarse en el citoplasma, para lo cual cada virus que infecta una célula genera una estructura electrodensa bajo el microscopio electrónico denominadas cuerpos de inclusión o factorías, donde se produce todo el ciclo de su desarrollo. 34.23. b) Se trata de una propiedad compartida por algunos bacteriófagos, por la que la proteína terminal tiene, entre otras funciones, la de actuar como cebador para la iniciación de la replicación en los extremos del virus.
121
CAPITULO IX PATOGENICIDAD MICROBIANA Y MECANISMOS DE INMUNIDAD
35.1.
e) Los leucocitos polimorfonucleares son células circulantes de la sangre y de la médula ósea, de vida corta, capaces de moverse muy rápidamente cuando son atraídas por efectores de inflamación, y que son capaces de fagocitar bacterias o cualquier otra partícula extraña. Los macrófagos son células de gran tamaño derivadas de los monocitos y que se encuentran localizadas esencialmente en los ganglios linfáticos, donde son encargados, en gran medida, de filtrar la linfa mediante la fagocitosis de las partículas que allí llegan.
35.2.
b) En el fagolisosoma se generan elevadas concentraciones de derivados tóxicos de oxígeno y, en muchos casos, también de nitrógeno. Estos compuestos suelen provocar daños oxidativos de gran magnitud en los microorganismos, pero hay bacterias (p. ej. Coxiella) que, o bien han desarrollado una alta resistencia a estos compuestos o son capaces de inhibir su producción, manteniéndose viables en su interior y multiplicándose hasta destruir al macrófago.
35.3.
b) Los antígenos son sustancias capaces de unirse específicamente a un anticuerpo o a un TCR, pero no necesariamente capaces de inducir su producción (inmunógenos), aunque la mayor parte de ellos lo hagan.
35.4.
b)
35.5.
a) La IgM es un pentámero de 5 moléculas similares a la IgG, pero con un dominio constante adicional en sus cadenas pesadas. Estas cinco moléculas están unidas por puentes disulfuro a través de una proteína denominada cadena J, y cada una de ellas presenta, al igual que las IgG, dos sitios de reconocimiento para el antígeno. Por tanto, el número total de sitios de unión para el antígeno en una IgM es de 10.
35.6.
a) Tras el reconocimiento por los linfocitos B de un inmunógeno, éste es presentado a las células TH, que inducen la proliferación de ese clon concreto de linfocitos B y su diferenciación a células plasmáticas, que son finalmente las responsables de la secreción del anticuerpo específico contra el inmunógeno.
35.7.
b) Es durante la diferenciación de los linfocitos B cuando se produce la reorganización por recombinación de los genes de la región variable de las
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
cadenas ligeras y la inactivación de la mayoría de los de la región constante, dando lugar a poblaciones de linfocitos B muy heterogéneas, en las que cada uno expresa un único tipo de anticuerpo sobre su membrana. Posteriormente, aquellos linfocitos cuyos anticuerpos se unan específicamente a un inmunógeno se multiplicarán clonalmente tras un proceso previo de interacción con un linfocito TH, que también une ese antígeno a través de un receptor (TCR) específico relacionado estructuralmente con la región Fab de los anticuerpos. 35.8.
c) En el caso de la cadena pesada de las inmunoglobulinas, existen unos 200 genes para las regiones variables (genes V), así como 50 genes codificantes de la región de diversidad (genes D) y 4 de la de unión (genes J), además de cerca de 8 tipos de cadenas constantes. Algo parecido ocurre con la cadena ligera. Durante el desarrollo de los linfocitos B, se producen al azar una serie de recombinaciones entre un gen V, uno D y otro J, dando lugar a un nuevo gen de fusión VDJ, de los que existen 200 × 50 × 4 posibles variantes. Este proceso es además proclive a errores que añaden más mutaciones y diversidad. La cadena pesada es formada posteriormente por la unión de 8 posibles regiones constantes (sólo una queda activa tras la diferenciación) ya a nivel transcripcional (eliminando un intrón). La cadena pesada resultante se combina con una ligera producto de un proceso similar, lo que multiplica el número de combinaciones (anticuerpos) posibles. De todas formas, cada linfocito B expresa un único tipo de anticuerpo.
35.9.
d) Se trata de inmunoglobulinas estructuralmente idénticas, producidas in vitro o in vivo por hibridomas (clones de linfocitos B fusionados a células tumorales).
35.10. d) Aunque sean reconocidas por anticuerpos específicos, las bacterias Gram positivas no son lisadas por el sistema de complemento debido a la inaccesibilidad de su membrana citoplásmica a las proteínas formadoras de poro de éste. 35.11. a) Cuando anticuerpos de las clases G o M se pegan, por ejemplo a la superficie de una bacteria, adquieren una conformación característica que permite su interacción con el complejo C1
123
CAPÍTULO IXM
(C1q,r,s) del complemento, disparándose una cascada de interacciones que concluyen con la formación de poros proteicos sobre la envoltura del microorganismo y la posterior atracción de linfocitos y macrófagos a la zona. 35.12. b) Para la unión de C1q se requiere la colaboración como mínimo de dos cadenas Fc, lo que en el caso de IgG implica la presencia de un mínimo de dos moléculas próximas entre sí en una disposición específica.
(CD4), definiendo a su vez subpoblaciones de linfocitos T. 36.7.
a) Las células NK reconocen células normales a través de una serie de receptores de los MHC de clase I, de forma que inhiben su acción lítica al encontrar un contacto homólogo. Aquellas células que presenten MHC de clase I distintas de las del receptor serán incapaces de inhibir la acción de estas células y serán, por tanto, destruidas.
36.8.
c) Los linfocitos T citotóxicos reconocen los complejos MHC de clase I unidos a péptidos propios. Cuando aparece uno de estos complejos unido a una secuencia extraña (por ejemplo, procedente de un patógeno) libera sustancias tóxicas que provocan la lisis de la célula infectada.
36.9.
a) La IL-1 es secretada por células presentadoras de antígeno (APC), y provoca la estimulación de las células Th más próximas. Éstas responden produciendo IL-2 que, a su vez, estimula la proliferación de células B activadas, y de otros linfocitos T (Tc y TH).
ÔÔÔ 36.1.
e) Los MHC de clases I y II presentan fragmentos de productos procesados por células presentadoras de antígenos (APCs: macrófagos, linfocitos B, células dendríticas, etc.) sobre la superficie celular de éstas. Los receptores de antígenos de células T (TCR) se unen a estos complejos y disparan la respuesta inmune correspondiente (citotoxicidad, generación de anticuerpos).
36.2.
a)
36.3.
a) La extraordinaria diversidad de los TCR está basada en un modelo genético de recombinación similar de las inmunoglobulinas, con una región variable quimérica en cada una de las dos moléculas componentes de los TCR cuya combinación puede generar un número ingente de variantes (del orden de 1015).
36.4.
c) Se trata de un sistema de presentación de posibles antígenos en superficie que existe en todas las células nucleadas, de forma que las células T citotóxicas o las células asesinas (NK, natural killer) pueden identificarlas como normales o alteradas (infectadas, tumorales), provocando su eliminación.
36.5.
b) Aunque se trata de genes con gran polimorfismo (muchos alelos posibles de cada gen), existen básicamente tres genes codificantes de la cadena α de las MHC de clase I, otros tres pares (α-β) de genes MHC de clase II, más otro gen para β. Puesto que estos genes son codominantes, cada individuo puede expresar unos 6-7 tipos de proteínas de clase I, y otras tantas de clase II, generando por tanto una diversidad molecular muy limitada. Sin embargo, cada molécula MHC es capaz de incorporar un número muy elevado de péptidos dado que su especificidad se limita muchas veces a un par de posiciones aminoacídicas dentro de una cadena de 15 aminoácidos. Esto permite presentar un número casi infinito de péptidos en la superficie celular con un número muy limitado de moléculas MHC.
36.6.
c) Son componentes proteicos de la superficie de las células T que ayudan al reconocimiento de los complejos antígeno-MHC de tipo I (CD8) y II
124
ÔÔÔ 37.1.
b) Aunque pueden intervenir otras células presentadoras de antígenos (APC), los linfocitos B por sí mismos son excelentes APC, internalizando los inmunógenos reconocidos por sus anticuerpos de superficie, procesándolos en el fagolisosoma, y presentándolos en superficie a través del MHC de clase II. El complejo antígeno-MHC de tipo II de superficie es reconocido por linfocitos TH2 a través de un TCR específico (Receptor de células T) y de la proteína CD4, lo que desencadena la producción de interleuquinas 2 y 4 que activan la proliferación clonal del linfocito B y su diferenciación en células productoras de anticuerpos y en células de memoria.
37.2.
a) La inmunidad mediada por células (CMI) o inmunidad celular es una respuesta específica de antígeno, que no es mediada por anticuerpos o por suero, sino por las células del sistema inmune. Experimentalmente, se diferencia de la inmunidad mediada por anticuerpos en ensayos de transferencia de un animal a otro de una respuesta a un antígeno concreto, de forma que en la CMI, son los linfocitos extraídos de la sangre del animal inmunizado y no su suero los que tienen la capacidad de transferir esa respuesta al ser inyectados a otro. Ejemplos de células que intervienen en este tipo de inmunidad son los linfocitos T citotóxicos (Tc), que reconocen antígenos extraños sobre los complejos MHC de clase I y secretan sustancias citotóxicas (perforinas) que matan a la célula portadora. Otros ejemplos son las células NK que lisan células con defectos en la expresión de proteínas del sistema MHC de clase I, o macrófagos activados por células Th1.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
mPatogenicidad Microbiana y Mecanismos de Inmunidad
37.3.
c) En la respuesta secundaria, las células B de memoria se multiplican y diferencian rápidamente, dando lugar a grandes cantidades de IgG, mientras que la respuesta primaria está basada en la síntesis de IgM de baja afinidad.
37.4.
a) Nada más diferenciarse en el timo, los linfocitos T que presenten TCR incapaces de reconocer a los MHC propios son programados para su autodestrucción apoptótica (selección positiva). Adicionalmente, aquellos que reaccionen con demasiada afinidad por los TCR unidos a los antígenos propios, son retenidos en el timo y acaban por ser eliminados (selección negativa).
37.5.
d) Existe una gran diversidad de posibles causas que impidan que un microorganismo patógeno para una especie lo sea para otra. Por ejemplo, muy pocos patógenos de animales poiquilotermos lo son también de homeotermos (algunas cepas de Salmonella son una excepción). En otros casos, la diferencia se encuentra en la ausencia de receptores adecuados, de forma que el patógeno no se fija a la superficie de los tejidos accesibles (mucosas esencialmente), o en la presencia de cierta flora intestinal capaz de inhibir el crecimiento del patógeno. Las posibles razones pueden ser muy distintas dependiendo del caso concreto que se estudie.
ciones en la expresión de los MHC-I y proceden a destruir la célula afectada mediante un mecanismo similar. Evidentemente, a más largo plazo se produce también una respuesta de anticuerpos, que podrían bloquear la reinfección de otras células por el virus al unirse a algún componente relevante de su superficie. ÔÔÔ 38.1.
d) La medida de la virulencia de un patógeno se establece mediante la determinación de la LD50 y LD100: el número necesario de bacterias para matar al 50 y al 100%, respectivamente, de una población de animales de experimentación. Son, por tanto, medidas siempre relativas, que dependen tanto de la cepa de microorganismo como del animal de experimentación empleado.
38.2.
d) La expresión potencial nosocomial carece de sentido. Se denomina infección nosocomial aquella que se desarrolla durante la estancia en un hospital.
38.3.
c) Las exotoxinas son producidas por bacterias taxonómicamente distantes, tienen estructuras diversas y mecanismos de acción muy específicos, por lo que están asociadas a enfermedades y patologías concretas.
37.6.
d) Prácticamente durante los 6 primeros meses de vida de un bebé la defensa específica frente a patógenos está mediada por anticuerpos heredados de la madre. Otros factores como la lactancia natural o artificial también juegan un papel relevante debido a los anticuerpos (IgA especialmente) presentes en la leche materna.
38.4.
c) Se denomina endotoxinas a los fragmentos de lipopolisacárido (LPS) de la membrana externa de bacterias Gram negativas, cuya liberación, bien por destrucción y lisis o bien durante el crecimiento, ejercen importantes efectos sistémicos (fiebre, shock, coagulación, inflamación, hemorragia intestinal, etc.).
37.7.
f) La inmunidad activa se adquiere por contacto de antígenos con el sistema inmune, con la consiguiente activación y formación de anticuerpos y células de memoria, que permiten el mantenimiento de un nivel de respuesta importante durante largos períodos de tiempo. La inmunidad pasiva es la mediada por anticuerpos o células activadas del sistema inmune adquiridas de otro individuo, bien de forma natural (a través de la placenta) o artificial (inyección de antisueros).
38.5.
f) Ver respuesta a la pregunta 38.4. Puesto que las bacterias Gram positivas carecen de membrana externa, dichas bacterias no producen endotoxinas.
38.6.
d) Es falso que las bacteriocinas sean producidas por los mamíferos. Se trata de proteínas producidas por determinadas cepas bacterianas activas frente a bacterias similares.
38.7.
c) Las especies patógenas de estos tres géneros bacterianos son capaces de inducir su entrada activa en la célula y su posterior multiplicación dentro de ellas, empleando estrategias distintas para ello.
38.8.
a) Se trata de los sistemas de exportación más complejos que se conocen en bacterias, pues requieren la participación de un gran número de proteínas y la formación de una estructura con forma de jeringa de complejidad comparable a los cuerpos basales de los flagelos, con los que están relacionados evolutivamente. Durante el proceso de infección, muchas Gram negativas
37.8.
a) Cuando un virus infecta las células de un tejido, éstas comienzan a mostrar en superficie fragmentos de proteínas del virus mediante el sistema MHC de clase I, o, si la alteración provocada por el virus es muy drástica, se produce una modificación en la presentación de antígenos, con pocas moléculas de MHC-I en superficie. En el primer caso, los linfocitos Tc a través de sus TCR y su proteína CD8 reconocen como extraños los antígenos presentados, procediendo a la secreción en la zona de la interacción de proteínas tóxicas (perforinas) que destruyen la célula infectada. En el segundo caso, las células NK advierten altera-
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
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CAPÍTULO IXM
patógenas inyectan directamente en el citoplasma de la célula eucariótica un conjunto de efectores que inducen una serie de respuestas (depende de la bacteria que infecte) que favorecen el proceso de patogénesis. 38.9.
c) Son generalmente complejos multiméricos, en los que la subunidad B cataliza la interacción con las células blanco y facilita la penetración de la subunidad A, que suele tener actividad enzimática modificadora de algún componente de procesos biológicos relevantes.
38.10. a) Se trata de un polipéptido de 62 kDa codificado en el genoma de un fago (β) lisogénico de las cepas toxigénicas de Corynebacterium diphteriae. En este polipéptido se distinguen dos dominios, el B, implicado en el reconocimiento y unión a la célula, y el A, que se obtiene por proteolisis específica y se introduce en la célula blanco. Este fragmento tiene actividad ADP-ribosilante sobre el factor de elongación traduccional EF2 de eucariotas. 38.11. d) 38.12. a) S. pneumoniae es uno de los pocos microorganismos patógenos para el que no se conoce otro factor de virulencia más relevante que la cápsula. En su ausencia, el microorganismo es comple-
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tamente inocuo, volviéndose muy virulento al adquirirla por competencia natural a partir de otras cepas. 38.13. a) La toxina botulínica es en realidad un complejo de siete toxinas de tipo A-B capaces de unirse a las membranas presinápticas de los terminales de las neuronas motoras de estimulación, bloqueando la liberación de acetilcolina, e impidiendo la contracción muscular. Los afectados pueden fallecer por parálisis flácida. La toxina tetánica es también de tipo A-B, siendo capaz de promover su transporte a lo largo de las neuronas motoras afectadas hasta la médula, donde se une específicamente a lípidos en los terminales de las conexiones inhibitorias interneuronales, bloqueando la liberación de glicina. Como consecuencia, la acetilcolina se libera de forma constante en los terminales nerviosos motores, y los músculos permanecen contraídos. Los pacientes pueden morir por parálisis espasmódica. 38.14. d) Ambos microorganismos son capaces de romper la membrana fagolisosómica para quedar libres en el citoplasma, donde emplean enzimas capaces de promover la polimerización de actina en uno de sus polos, propulsándose dentro de la célula y penetrando en las células vecinas sin mostrarse al medio externo.
RESPUESTAS MICROBIOLOGÍA
BIBLIOGRAFÍA
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DIRECCIONES URL DE INTERÉS GENERAL EN MICROBIOLOGÍA
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