Fundamentos de Microbiología: Estructura, Metabolismo, Genética y Ecología Microbiana

Conjunto exhaustivo de tarjetas de vocabulario para el repaso completo de los temas de Fundamentos de Microbiología, cubriendo conceptos clave de citología, fisiología, bioquímica, genética, ecología y patología microbiana.

Catabolismo

Conjunto de reacciones metabólicas en las que se degradan moléculas complejas en compuestos más simples para liberar energía ($ATP$, $GTP$) o generar poder reductor ($NADH$, $FADH_2$).

Anabolismo

Conjunto de reacciones metabólicas de biosíntesis en las que se consumen energía ($ATP$) y poder reductor para generar biomoléculas y componentes celulares complejos a partir de metabolitos precursores.

Quimioorganotrofos

Microorganismos que obtienen su energía y poder reductor a partir de la oxidación de compuestos químicos de naturaleza orgánica, como la glucosa o el acetato.

Quimiolitotrofos

Microorganismos que obtienen su energía a partir de la oxidación de compuestos inorgánicos (como $H_2$, $H_2S$, $Fe^{2+}$ o $NH_4^+$) que actúan como donadores de electrones.

Autótrofos

Microorganismos fijadores de carbono que adquieren su carbono a partir de fuentes inorgánicas, principalmente dióxido de carbono ($CO_2$) atmosférico.

Glucólisis

Ruta catabólica consistente en 10 reacciones sucesivas mediante las cuales una molécula de glucosa se oxida a dos de piruvato, produciendo un balance neto de $2\,ATP$ y $2\,NADH$.

Ciclo del ácido cítrico

Ruta catabólica cíclica (o ciclo de Krebs) iniciada por la condensación de acetil-CoA con oxaloacetato para formar citrato, en la que se generan $CO_2$, $3\,NADH$, $1\,FADH_2$ y $1\,ATP$ o $GTP$ por cada vuelta del ciclo.

Fuerza protón-motriz

Gradiente electroquímico de protones ($H^+$) o gradiente quimiosmótico establecido a través de la membrana biológica gracias a la cadena de transporte de electrones, el cual impulsa la síntesis de $ATP$ por la ATP sintasa.

Respiración anaerobia

Proceso catabólico que utiliza una cadena de transporte de electrones en el cual el aceptor final es un compuesto oxidado diferente del oxígeno, como nitratos ($NO_3^-$), sulfatos ($SO_4^{2-}$), $Fe^{3+}$ o fumarato.

Especies reactivas de oxígeno (ROS)

Intermediarios metabólicos tóxicos e inestables (como el anión superóxido $O_2^-$, el peróxido de hidrógeno $H_2O_2$ y el radical hidroxilo $OH^\bullet$) generados por la reducción secuencial del oxígeno.

Fermentación

Catabolismo anaeróbico que carece de cadena de transporte de electrones, en el cual el $NADH$ cede sus electrones a un aceptor orgánico interno derivado del sustrato para regenerar $NAD^+$, rindiendo únicamente $2\,ATP$ por fosforilación a nivel de sustrato.

Sistemática microbiana

Disciplina científica que estudia la diversidad de microorganismos y sus interrelaciones biológicas, integrando la filogenia y la taxonomía.

Especie procariota

Colección de cepas microbianas que comparten un ancestro común reciente, muestran alta coherencia fenotípica y genotípica, y se distinguen con claridad de otras poblaciones según análisis filogenéticos.

Nomenclatura binomial

Sistema estandarizado por Carlos Linneo en el que cada especie recibe un nombre latino compuesto por el género en mayúscula y el epíteto específico en minúscula, ambos escritos siempre en cursiva o subrayados.

Materia oscura microbiana

Poblaciones y linajes de microorganismos identificados en el medio ambiente mediante secuenciación genética molecular (como el rRNA 16S) que todavía no han podido cultivarse in vitro en el laboratorio.

Sintrofía

Asociación mutualista obligada en la que dos o más microorganismos dependen mutuamente de las actividades metabólicas del otro para degradar un sustrato y subsistir.

Peptidoglicano

Polímero estructural rígido exclusivo de las bacterias formado por hebras de polisacáridos compuestas de N-acetilglucosamina (NAG) y ácido N-acetilmurámico (NAM) unidas por enlaces $\beta(1,4)$ y entrecruzadas por cadenas peptídicas.

Bactoprenol

Alcohol lipídico hidrofóbico transportador de 55 átomos de carbono que se asocia con el pentapéptido de glicano formando el Lípido II para facilitar su translocación por la membrana plasmática.

Síntesis de peptidoglicano

Proceso coordinado en el que el Lípido II es translocado por flipasas, los enlaces glicosídicos preexistentes son abiertos por autolisinas, se incorporan monómeros por transglicosilasas y se cierran entrecruzamientos mediante transpeptidasas.

Ácidos teicoicos

Polímeros cargados negativamente de glicerol o ribitol fosfato presentes exclusivamente en la pared celular de las bacterias grampositivas, responsables de la captación de cationes como el $Ca^{2+}$ y de la adhesión.

Lipopolisacárido (LPS)

Molécula compleja presente en la membrana externa de las bacterias gramnegativas, compuesta por el Lípido A endotóxico, el núcleo de polisacáridos y el polisacárido O antigénico.

Plásmido

Molécula extracromosómica circular de ADN bicatenario con replicación autónoma que porta genes accesorios no esenciales, como factores de virulencia o resistencias a antibióticos (plásmidos R).

Magnetosoma

Inclusión intracelular constituida por partículas de magnetita ($Fe_3O_4$) que permite a las bacterias orientarse en el medio acuático respondiendo al campo magnético de la Tierra.

Biopelícula

Comunidad microbiana embebida en una matriz polimérica extracelular autogenerada y adherida a una superficie que contiene canales de agua para el intercambio de nutrientes y desechos.

Cápsula bacteriana

Capa condensada y rígida de polisacáridos o proteínas del glicocálix firmemente unida a la pared celular bacteriana que actúa como barrera antifagocítica y protege frente a desecación.

FtsZ

Proteína del citoesqueleto procariota homóloga a la tubulina que polimeriza formando el anillo Z en el centro de la célula para reclutar la maquinaria de división y sintetizar el septo.

Endospora bacteriana

Estructura intracelular deshidratada y metabólicamente inerte producida por ciertas bacterias grampositivas (como Bacillus y Clostridium), dotada de resistencia extrema al calor, radiaciones y desinfectantes.

Tinción de Gram

Técnica diferencial de tinción microbiológica en la que el uso secuencial de cristal violeta, lugol, decoloración con alcohol-acetona y safranina clasifica a las bacterias en grampositivas (violetas) o gramnegativas (rosas).

Estructura theta ($\theta$)

Estructura intermediaria observada al microscopio electrónico durante la replicación bidireccional del cromosoma bacteriano circular cerrado a partir del origen de replicación ($oriC$).

Operón

Unidad de expresión y regulación genética en procariotas compuesta por un conjunto de genes estructurales contiguos transcritos a partir de un único promotor común y controlados por un operador.

Transformación bacteriana

Mecanismo de transferencia genética horizontal en el que una bacteria competente internaliza fragmentos de ADN exógeno desnudo procedente del medio extracelular y lo incorpora a su genoma.

Experimento de Griffith

Experimento histórico de 1928 que demostró el principio transformante al verificar que bacterias rugosas vivas (cepa R) de Streptococcus pneumoniae se volvían patógenas encapsuladas (cepa S) al mezclarse con cepas S muertas por calor.

Transducción

Transferencia de fragmentos de ADN bacteriano desde una bacteria donante a otra receptora mediada por la infección de un bacteriófago.

Conjugación bacteriana

Mecanismo de transferencia unidireccional de material genético (plásmidos o ADN cromosómico) que requiere contacto directo célula a célula a través de un pelo de conjugación.

Célula Hfr

Cepa bacteriana de alta frecuencia de recombinación donante en la que el plásmido factor de fertilidad (factor F) se encuentra físicamente integrado dentro de su cromosoma bacteriano.

Patógeno oportunista

Microorganismo de vida libre o comensal de la microbiota normal que sólo desencadena patologías e infecciones cuando se deprimen las defensas del hospedador, existe disbiosis o se rompen las barreras epiteliales.

Septicemia

Condición clínica grave y potencialmente letal en la cual la multiplicación y diseminación activa de bacterias en el torrente sanguíneo (bacteriemia) desencadena una respuesta inflamatoria sistémica o sepsis.

Exotoxina bacteriana

Proteína soluble secretada al medio extracelular por bacterias patógenas vivas (grampositivas o gramnegativas) con altísima potencia tóxica a dosis mínimas del orden de picogramos ($10^{-12}\,g$).

Exotoxinas vs. Endotoxinas

Diferenciación esencial de toxinas bacterianas: las exotoxinas son proteínas secretadas codificadas en plásmidos o profagos activas a picogramos ($10^{-12}\,g$), mientras que las endotoxinas son lipopolisacáridos estructurales codificados en el cromosoma activos a nanogramos ($10^{-9}\,g$).

Fómites

Objetos inanimados de uso cotidiano (teléfonos, picaportes, billetes) que albergan microorganismos viables y participan activamente en la transmisión indirecta de enfermedades infecciosas.

Bala mágica

Principio farmacológico enunciado por Paul Ehrlich que postula la búsqueda de agentes terapéuticos químicos capaces de atacar y destruir específicamente al patógeno invasor sin dañar las células del hospedador.

Nucleocápsida

Estructura viral esencial integrada por el ácido nucleico (genoma de ADN o ARN) encapsulado y protegido por la cubierta proteica o cápsida viral.

Viroide

Entidad infecciosa subcelular constituida exclusivamente por una molécula circular desnuda de ARN monocatenario que carece de cápsida proteica y de capacidad codificante, la cual parasita plantas.

Prión

Agente infeccioso acelular de naturaleza exclusivamente proteica constituido por una isoforma patológica anormalmente plegada ($PrP^{Sc}$) que cataliza el cambio conformacional de la proteína celular normal ($PrP^c$).

Teoría endosimbiótica

Modelo biológico postulado por Lynn Margulis que explica el origen evolutivo de las mitocondrias y cloroplastos a partir de la internalización simbiótica sucesiva de una bacteria respiratoria aerobia y una cianobacteria en células huésped primitivas.

Pasteurización

Técnica de esterilización térmica parcial desarrollada por Louis Pasteur para destruir los microorganismos patógenos y alterarantes presentes en alimentos sin degradar sustancialmente sus propiedades físicas ni nutricionales.

Tiempo de generación ($t_g$)

Tiempo que tarda una población microbiana dada en completar un ciclo de división y duplicar su concentración celular durante la fase exponencial.

Microorganismo auxótrofo

Mutante que presenta incapacidad metabólica para sintetizar un compuesto orgánico específico (factor de crecimiento, vitamina o aminoácido) y que exige su adición exógena en el medio para proliferar.

Curva de crecimiento microbiano

Evolución cinética típica de un cultivo bacteriano en sistema cerrado dividida en cuatro etapas: fase de latencia, fase exponencial o logarítmica, fase estacionaria y fase de declive o muerte celular.

Patrones de tolerancia al oxígeno en tubo

Clasificación microbiológica de crecimiento según el gradiente de oxígeno en caldo de tioglicolato: aerobio estricto en superficie, anaerobio facultativo repartido con preferencia superior, anaerobio estricto en el fondo, aerotolerante uniforme y microaerófilo en zona subsuperficial.

Microaerófilos

Microorganismos aerobios que requieren concentraciones reducidas de oxígeno molecular ($< 21\%$) para respirar, debido a la saturación rápida o baja capacidad de sus enzimas protectoras frente a ROS.

Temperatura cardinal microbiana

Curva térmica característica de cada grupo microbiano que define su velocidad de crecimiento según las temperaturas mínima, óptima y máxima, delimitando a psicrófilos, mesófilos, termófilos e hipertermófilos.

Microbioma

Ecosistema que abarca a la totalidad de la comunidad microbiana (microbiota) junto con sus elementos genómicos colectivos, proteínas, productos metabólicos y las condiciones ambientales locales del hábitat donde residen.

Disbiosis

Alteración o desbalance patológico en la estructura composicional, abundancia relativa y diversidad de las comunidades de la microbiota habitual de un hospedador.

Hipótesis de la higiene

Teoría inmunológica que asocia la escasa exposición a gérmenes y ambientes microbianos diversos durante la infancia con una mayor incidencia y susceptibilidad a desarrollar afecciones alérgicas y enfermedades autoinmunes en la edad adulta.

Probióticos

Microorganismos vivos no patógenos que, suministrados en concentraciones y dosis adecuadas, producen efectos biológicos beneficiosos demostrables para la salud y fisiología del huésped.

Prebióticos

Ingredientes e hidratos de carbono no digeribles (como las fibras alimentarias) que llegan al intestino y fermentan, promoviendo selectivamente la proliferación y actividad de bacterias comensales benéficas.

Postbióticos

Metabolitos no viables o componentes bioactivos solubles derivados de microorganismos comensales (como péptidos, ácidos orgánicos o fracciones de pared) que ejercen efectos fisiológicos positivos sobre el hospedador.