Tema 4 · Microbiología e inmunología

Sub-tema:

1. Microorganismos: bacterias, virus, hongos, protistas

Concepto Organismos microscópicos. Incluye procariotas (bacterias, arqueas), eucariotas unicelulares (protistas, levaduras) y acelulares (virus, viroides, priones).

Bacterias Procariotas. Pared (peptidoglicano), nucleoide circular, ribosomas 70S, plásmidos. Tinción Gram (+ violeta / − rosa). Reproducción por bipartición.

Virus No celulares. Cápside proteica + genoma DNA o RNA (mono o bicatenario). Necesitan célula huésped. Ciclos lítico (lisis) y lisogénico (integración como profago).

Hongos y protistas Eucariotas. Hongos: pared de quitina; levaduras unicelulares. Protistas: muy heterogéneos (Plasmodium, Trypanosoma, Amoeba).

2. Crecimiento microbiano y fase log

Fases del cultivo

Adaptación (lag): no hay aumento de células, sí síntesis de enzimas.
Exponencial (log): \(N(t) = N_0 \cdot 2^{t/g}\), donde \(g\) es el tiempo de generación.
Estacionaria: nutrientes limitantes, equilibrio entre división y muerte.
Muerte: decaimiento exponencial.

Tasa específica \( \mu = \frac{\ln 2}{g} \). Cuanto menor el tiempo de generación, mayor la velocidad de crecimiento.

3. Enfermedades infecciosas y transmisión

Cadena epidemiológica Reservorio → mecanismo de transmisión → huésped susceptible.

Transmisión directa (contacto, gotas, sexual).
Transmisión indirecta (vectores, alimentos, agua, fomites, aerosoles).

Número reproductivo básico \(R_0\) Número promedio de personas que infecta un caso en una población totalmente susceptible. \(R_0 > 1\) → epidemia, \(R_0 < 1\) → se extingue.

Inmunidad de grupo (rebaño) Umbral \(p_c = 1 - 1/R_0\). Para sarampión (\(R_0\) ≈ 15) → \(p_c\) ≈ 93 %.

4. Inmunidad innata y barreras

Características Inespecífica, inmediata, sin memoria. Primera y segunda línea de defensa.

Componentes

Barreras físicas: piel, mucosas, cilios.
Barreras químicas: pH gástrico, lisozima, defensinas.
Células: macrófagos, neutrófilos, NK, células dendríticas.
Inflamación: vasodilatación + reclutamiento.
Sistema del complemento (cascada de proteínas plasmáticas).
Interferones (antivirales).

5. Inmunidad adaptativa: humoral vs celular

Características Específica (reconoce antígeno), tardía (5-7 días), con memoria. Mediada por linfocitos B y T.

Respuesta humoral (linfocitos B) Las células B reconocen el antígeno → maduran a células plasmáticas → producen anticuerpos (inmunoglobulinas: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD). Eficaz contra patógenos extracelulares y toxinas.

Respuesta celular (linfocitos T)

Linfocitos T_H (CD4+): coordinan la respuesta liberando citoquinas.
Linfocitos T_C (CD8+, citotóxicos): destruyen células infectadas o tumorales.

Eficaz contra patógenos intracelulares (virus) y células anómalas.

Memoria inmunológica Tras la primera exposición se generan células de memoria. En la 2.ª exposición la respuesta es más rápida y de mayor magnitud (base de las vacunas).

6. Vacunas, alergias y autoinmunidad

Vacunas: inmunidad activa artificial Introducen antígenos atenuados, inactivados, fragmentos o mRNA (BNT162b2). Activan la respuesta adaptativa sin producir la enfermedad.

Tipos de inmunidad adquirida

	Activa	Pasiva
Natural	Infección + recuperación	Anticuerpos maternos (placenta, lactancia)
Artificial	Vacuna	Suero (γ-globulinas)

Alergias y autoinmunidad

Alergias: hipersensibilidad mediada por IgE (asma, anafilaxia).
Autoinmunidad: el sistema ataca lo propio (LES, esclerosis múltiple, diabetes tipo 1, AR).
Inmunodeficiencias: SIDA (VIH destruye T_H), inmunodeficiencias congénitas.

7. Errores frecuentes

1. Considerar los virus como células vivas. No son células: necesitan parasitar a una para multiplicarse.

2. Confundir antígeno con anticuerpo. Antígeno = sustancia que desencadena la respuesta; anticuerpo = proteína (Ig) producida.

3. Creer que un antibiótico funciona contra virus. Solo contra bacterias (o algunos hongos).

4. Confundir respuesta primaria y secundaria. La 2.ª es más rápida, más intensa y dominada por IgG; la 1.ª comienza con IgM.

5. Pensar que un único individuo vacunado protege a toda la población. Para inmunidad de rebaño hace falta superar el umbral \(p_c = 1 − 1/R_0\).

Problemas resueltos paso a paso

PEvAU — Crecimiento bacteriano (fase exponencial) 2018OrdinariaMedio

Un cultivo bacteriano parte de \(N_0 = 10^3\) células/mL y tiene un tiempo de generación de 20 min. Calcula: a) ¿Cuántas células habrá tras 2 h? b) ¿Cuántas generaciones se han producido en 2 h?

Generaciones n = t/g = 120/20 = 6.

N(t) = N₀·2ⁿ = 10³·2⁶ = 64 000.

Ver solución completa

n = 120/20 = 6 generaciones.
N = 1000 · 2⁶ = 1000 · 64 = 64 000 células/mL.

PEvAU — Umbral de inmunidad de grupo 2022ExtraordinariaAlta

Un patógeno tiene un número reproductivo básico \(R_0 = 4\). Calcula: a) Umbral mínimo de inmunidad de grupo (% de población inmune). b) En una ciudad de 100 000 personas, ¿cuántas personas deben estar inmunes como mínimo?

pc = 1 − 1/R₀ = 1 − 1/4 = 0,75 → 75 %.

0,75 · 100 000 = 75 000 personas.

Ver solución completa

\(p_c = 1 − 1/R_0 = 1 − 1/4 = 0{,}75\) → 75 %.
Mínimo: 0,75 · 100 000 = 75 000 personas inmunes.

3. Crecimiento bacteriano · N(t)

Una bacteria con tiempo generacional g=20 min, N₀=10³. Halla N tras 2 h.

t/g = 120/20.

N = N₀ · 2^(t/g).

4. Tiempo generacional

Cultivo pasa de 10³ a 10⁵ en 100 min. Número de divisiones.

log₂(100).

g = 100/6,64 en min.

5. R₀ y umbral de inmunidad

Sarampión con R₀ = 15. Umbral p_c = 1 − 1/R₀.

p_c en %.

6. Dosis vacunal en población

Necesidad de 80 % cobertura en 1 000 000 personas. ¿Cuántas dosis (con 95 % eficacia, 1 dosis cada uno)?

Personas a vacunar.

7. Tasa de letalidad (CFR)

200 casos confirmados, 10 muertos. CFR en %.

Valor.

8. Curva log de crecimiento

log₁₀(N/N₀) si N₀=10⁴ y N=10⁹.

Diferencia logs.

9. Antibióticos · IC50

Una droga inhibe 50 % a 2 µM. Si IC75 = 3·IC50 (Hill n=1), valor en µM.

Valor.

10. Espectro de acción

Una bacteria gram (−) tiene LPS en pared. Indica 1 si responde a penicilina, 2 si no típicamente.

Respuesta.

11. Anticuerpos · respuesta primaria vs secundaria

Tiempo a pico de respuesta primaria ≈ 14 días; secundaria ≈ 5 días. Razón.

Cociente.

12. Virus · partículas por hora

Un virus produce 1000 viriones por célula en 8 h. Tasa por hora.

Tasa.

13. Eficiencia vacunal

Eficacia 90 % en una vacuna. De 100 vacunados expuestos, ¿cuántos infectados se esperan (manteniendo riesgo basal)?

10 % se infectan.

14. Carga viral · log₁₀

Carga viral pasa de 10⁶ copias/mL a 10² tras tratamiento. ΔLog.

Valor.

15. R₀ y cobertura vacunal mínima

Una enfermedad con R₀ = 5. Cobertura mínima en %.

p_c = (1-1/R₀)·100.

Test de autoevaluación

1. La respuesta inmune secundaria se caracteriza por:

a) Ser más lenta que la primaria. b) Estar dominada inicialmente por IgM. c) Ser más rápida e intensa gracias a las células de memoria. d) No depender de los linfocitos B.

2. Los linfocitos T_C (citotóxicos, CD8+):

a) Producen anticuerpos. b) Destruyen células infectadas o tumorales. c) Forman el complemento. d) Producen interferones.

3. Una vacuna induce:

a) Inmunidad pasiva natural. b) Inmunidad pasiva artificial. c) Inmunidad activa artificial. d) Inmunidad innata.

4. Los antibióticos son eficaces frente a:

a) Virus. b) Priones. c) Bacterias (y algunos hongos). d) Cualquier microorganismo.

Tema 4 · Microbiología e inmunología

1. Microorganismos: bacterias, virus, hongos, protistas

2. Crecimiento microbiano y fase log

3. Enfermedades infecciosas y transmisión

4. Inmunidad innata y barreras

5. Inmunidad adaptativa: humoral vs celular

6. Vacunas, alergias y autoinmunidad

7. Errores frecuentes

Problemas resueltos paso a paso

PEvAU — Crecimiento bacteriano (fase exponencial) 2018OrdinariaMedio

PEvAU — Umbral de inmunidad de grupo 2022ExtraordinariaAlta

3. Crecimiento bacteriano · N(t)

4. Tiempo generacional

5. R₀ y umbral de inmunidad

6. Dosis vacunal en población

7. Tasa de letalidad (CFR)

8. Curva log de crecimiento

9. Antibióticos · IC50

10. Espectro de acción

11. Anticuerpos · respuesta primaria vs secundaria

12. Virus · partículas por hora

13. Eficiencia vacunal

14. Carga viral · log₁₀

15. R₀ y cobertura vacunal mínima

Test de autoevaluación

1. La respuesta inmune secundaria se caracteriza por:

2. Los linfocitos T_C (citotóxicos, CD8+):

3. Una vacuna induce:

4. Los antibióticos son eficaces frente a:

5. El umbral de inmunidad de grupo es:

Simuladores

Crecimiento bacteriano (fase exponencial)

Respuesta inmune primaria vs secundaria (anticuerpos vs tiempo)

Banco de exámenes (Biología)

Generador aleatorio

1. Microorganismos: bacterias, virus, hongos, protistas

2. Crecimiento microbiano y fase log

3. Enfermedades infecciosas y transmisión

4. Inmunidad innata y barreras

5. Inmunidad adaptativa: humoral vs celular

6. Vacunas, alergias y autoinmunidad

7. Errores frecuentes

Problemas resueltos paso a paso

PEvAU — Crecimiento bacteriano (fase exponencial) 2018OrdinariaMedio

PEvAU — Umbral de inmunidad de grupo 2022ExtraordinariaAlta

3. Crecimiento bacteriano · N(t)

4. Tiempo generacional

5. R₀ y umbral de inmunidad

6. Dosis vacunal en población

7. Tasa de letalidad (CFR)

8. Curva log de crecimiento

9. Antibióticos · IC50

10. Espectro de acción

11. Anticuerpos · respuesta primaria vs secundaria

12. Virus · partículas por hora

13. Eficiencia vacunal

14. Carga viral · log₁₀

15. R₀ y cobertura vacunal mínima

Test de autoevaluación

1. La respuesta inmune secundaria se caracteriza por:

2. Los linfocitos TC (citotóxicos, CD8+):

3. Una vacuna induce:

4. Los antibióticos son eficaces frente a:

5. El umbral de inmunidad de grupo es:

Simuladores

Crecimiento bacteriano (fase exponencial)

Respuesta inmune primaria vs secundaria (anticuerpos vs tiempo)

Banco de exámenes (Biología)

Generador aleatorio

2. Los linfocitos T_C (citotóxicos, CD8+):