Microbiologia i Biotecnologia – Resum del temari

Targeta de preguntes i respostes en català per repassar els conceptes principals de microbiologia i biotecnologia del temari.

Què és la biotecnologia?

És la utilització tecnològica d’éssers vius, els seus components o funcions per obtenir productes o serveis.

Quin paper juguen els microorganismes en biotecnologia?

Són la base de molts processos, ja que el seu metabolisme o els seus gens s’aprofiten per fabricar els productes o proporcionar els serveis.

Per què el concepte de «microorganisme» no té implicació taxonòmica?

Perquè engloba éssers de grups molt diferents sense relació filogenètica directa que simplement comparteixen la característica de ser microscòpics.

Quins regnes estudia la microbiologia?

Moneres (procariotes), Protoctists i Fungi, a més de formes acel·lulars com virus, viroides, plàsmids i prions.

Definició de patogen.

Microorganisme capaç de produir malalties infeccioses.

Per què un virus no es considera un ésser viu?

No té estructura cel·lular, ni metabolisme propi, ni realitza nutrició, relació o reproducció autònoma.

Què és un virió?

La partícula vírica completa i extracel·lular, inerta però infectiva.

Components bàsics d’un virus.

Material genètic (ADN o ARN) i càpsida proteica; alguns tenen envolta lipoproteica.

Com s’anomenen els virus que infecten bacteris?

Bacteriòfags o fagos.

Exemples de malalties causades per virus.

Grip, refredat, covid-19, hepatitis, sida, xarampió, varicel·la, meningitis vírica.

Característiques generals de les bacteries.

Procariotes, sense nucli ni orgànuls de membrana, unicel·lulars (poden formar colònies).

Quina substància forma la paret bacteriana de la majoria d’eubacteris?

Peptidoglicà o mureïna.

Funció dels plàsmids bacterians.

Petites molècules d’ADN extracromosòmic que poden portar gens d’interès (resistència, etc.).

Formes bacterianes més comunes.

Cocs (esfèrics), bacils (allargats), vibrions (coma), espirils (hèlix llarga).

Quina diferència principal hi ha entre arqueobacteris i eubacteris en la membrana?

Arqueobacteris tenen lípids isoprenoides units per enllaços èter i poden formar monocapa; eubacteris tenen àcids grassos units per enllaços èster i bicapa.

Quin pigment fan servir les cianobacteris?

Realitzen fotosíntesi oxigènica amb clorofil·la i altres pigments, donant color verd-blavós.

En què consisteix la tinció de Gram?

Mètode diferencial que separa bacteris en Gram+ (retenen colorant porpra) i Gram– (no el retenen) segons la seva paret.

Estructura de la paret en bacteris Gram-positius.

Capa gruixuda de peptidoglicà que reté el colorant.

Estructura de la paret en bacteris Gram-negatius.

Capa fina de peptidoglicà i segona membrana lipídica externa que impedeix retenir el colorant.

Què és el microbioma humà?

Conjunt de microorganismes que viuen habitualment al cos (intestí, pell, boca, etc.) en relació simbiont amb nosaltres.

Beneficis del microbioma per a l’ésser humà.

Protecció enfront patògens, síntesi de vitamines K i B12, digestió de nutrients, maduració del sistema immunitari.

Per què Escherichia coli és molt utilitzada en recerca?

Creix fàcilment, es divideix ràpidament i el seu genoma és accessible a la manipulació genètica.

Quins productes alimentaris s’obtenen gràcies a bacteris?

Iogurt, formatges, vinagre, fermentació d’etanol, etc.

Defineix resistència a antibiòtics.

Capacitat d’algunes bacteris per sobreviure a l’acció d’antibiòtics, sovint seleccionada per l’ús inadequat d’aquests fàrmacs.

Com poden ajudar els fagos a combatre bacteris resistents?

Infecten i destrueixen les bacteris mitjançant el cicle lític, reduint la població resistent.

Característiques dels fongs microscòpics.

Eucariotes, paret de quitina, heteròtrofs; poden ser unicel·lulars (llevats) o pluricel·lulars (mohos).

Per què Saccharomyces és important en alimentació?

Les seves llevats realitzen fermentació alcohòlica produint CO2 i etanol, claus en pa, cervesa, vi i sidra.

Funcions de Penicillium en indústria.

Producció d’antibiòtic penicil·lina i maduració de formatges (blau, cabrales, etc.).

Què és la biorremediació?

Ús de microorganismes o enzims per eliminar o neutralitzar contaminants del medi ambient.

Exemples de processos de degradació en biorremediació.

Bacteris i fongs que degraden hidrocarburs de petroli, pesticides o nitrats en aigua.

Definició d’organisme genèticament modificat (OGM).

Organisme amb el seu ADN alterat mitjançant tècniques d’enginyeria genètica.

Què és un organisme transgènic?

Un OGM que porta ADN procedent d’una espècie diferent integrat al seu genoma.

Objectiu de la tecnologia d’ADN recombinant.

Unir fragments d’ADN de diferents orígens per obtenir un ADN recombinant amb funcions noves.

Quines són les dues enzims clau en ADN recombinant?

Endonucleases de restricció (tallen) i ADN-ligases (uneixen).

Defineix clonació molecular.

Produir moltes còpies idèntiques d’un fragment d’ADN utilitzant vectors (plàsmids o fagos) dins de cèl·lules.

Què és un vector de clonació?

Molecula d’ADN que transporta un fragment d’ADN d’interès cap a una cèl·lula i es replica amb ella.

Principi bàsic de la teràpia gènica.

Introduir gens funcionals en un organisme per substituir o complementar gens defectuosos i curar malalties.

Què significa CRISPR-Cas9?

Sistema d’edició genètica basat en repeticions palindròmiques i la nucleasa Cas9 que talla l’ADN en un lloc dirigit per ARN guia.

Avantatge principal de la tecnologia CRISPR.

Permet editar ADN de manera precisa, senzilla i barata en gairebé qualsevol cèl·lula o organisme.

Aplicacions potencials de CRISPR.

Teràpia gènica, millora d’animals i plantes, control de vectors de malalties, recerca biomèdica.

Què vol dir PCR?

Reacció en cadena de la polimerasa, tècnica per amplificar un fragment d’ADN in vitro.

Components essencials d’una PCR.

ADN mostra, Taq polimerasa, cebadors (primers), nucleòtids i tampó adequat.

Seqüència bàsica dels tres passos de PCR.

Desnaturalització (95 °C), hibridació de cebadors (≈55 °C), extensió (72 °C).

Per què s’utilitza la Taq polimerasa?

És termoestable, suporta les altes temperatures de desnaturalització sense desnaturalitzar-se.

Aplicacions de la PCR.

Anàlisi forense, diagnòstic d’infeccions, detecció de mutacions i malalties genètiques.

Com es visualitzen els productes de PCR?

Mitjançant electroforesi en gel, separant fragments d’ADN segons mida amb un marcador de pes molecular.

Exemple de producte farmacèutic obtingut per enginyeria genètica.

Insulina humana produïda per bacteris recombinant.

Què és la bioadsorció?

Procés on bacteris modificats fixen metalls pesants a la seva superfície per retirar-los del medi.

Finalitat del control biològic de plagues amb bacteris GM.

Reduir l’ús de plaguicides químics utilitzant microorganismes que actuen com a insecticides naturals.

Per què es va crear l’arròs daurat?

Per augmentar el contingut en β-carotè (precursor de la vitamina A) i combatre deficiències nutricionals.

Com contribueixen bacteris i algues a la depuració d’aigües?

Metabolitzen matèria orgànica i nutrients, reduint la contaminació de les aigües residuals.

Quina és la funció dels bacteris desnitrificants en biorremediació?

Reduir l’excés de nitrats a l’aigua transformant-los en gas nitrogen.

Què permet la biolixiviació microbiana?

Extracció de metalls de minerals mitjançant l’activitat de bacteris o fongs, substituint reagents químics contaminats.

Avantatges d’emprar microorganismes en indústria alimentària.

Procés natural, gust i textura apreciats, conservació dels aliments i aportació de nutrients beneficiosos.

Quin rol té l’àcid làctic en iogurts i formatges?

Acidifica la llet, desnatura proteïnes i provoca la coagulació que confereix textura.

Com es manté el CO₂ dins la cervesa durant la fermentació?

El recipient es tanca perquè el gas alliberat no s’escapi, donant beguda gasificada.

Quines funcions poden tenir els pili bacterians?

Intercanvi de material genètic (sex pili) o adhesió a superfícies (fímbries).

Per què serveix la càpsula bacteriana?

Protecció contra anticossos, fagocitosi i dessecació, i adherència a substrats.

Quina relació existeix entre extensió anaeròbia i fermentació alcohòlica de Saccharomyces?

Quan s’esgota l’O₂, les llevats passen de respiració aeròbia a fermentació, produint etanol i CO₂.

Per què els antibiòtics mal presos afavoreixen la resistència?

Eliminem bacteris sensibles però sobreviuen les resistents, que es multipliquen sense competència.

Com actuen les endonucleases de restricció en enginyeria genètica?

Reconéixen seqüències específiques d’ADN i les tallen generant extrems compatibles per inserció de fragments.

Què és un microorganisme recombinant?

Microorganisme el genoma del qual ha estat modificat mitjançant ADN recombinant per expressar algun gen d’interès.

Quin és l’avantatge de cultivar bacteris per produir hormones humanes?

Baix cost, gran rendiment i producte lliure de patògens humans.

Quina és la diferència entre biotecnologia tradicional i moderna?

La tradicional aprofita processos biològics sense modificar gens; la moderna utilitza enginyeria genètica per alterar organismes.

En què consisteix el compostatge microbià?

Fermentació aeròbia de residus orgànics per microorganismes, produint adob ric en nutrients.

Quina és la paret cel·lular dels fongs?

Quitina.

Exemple de micosi humana causada per fongs.

Peu d’atleta o candidiasi.