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Microbiología

La microbiología estudia los microorganismos —bacterias, hongos microscópicos (levaduras y mohos), virus, protozoos y algas unicelulares— y su papel destacado en la salud, la industria y el medio ambiente. En el currículo de Biología de 2.º de Bachillerato (RD 243/2022) este contenido NO constituye un bloque independiente, sino que se integra en el Bloque E (Biotecnología): los criterios sobre la intervención de los microorganismos en procesos industriales, las técnicas de aislamiento, cultivo y estudio, y sus aplicaciones en biorremediación. Es contenido evaluable en la fase de acceso de la Selectividad/PAU, normalmente enlazado con las preguntas de biotecnología.

4seccionesca. 18min de lectura4competenciasNivelBásico 1 · Estándar 2 · Profundización 1Revisado · 06/2026

T·111111 / 12

Perfil de examen

Analiza la intervención de los microorganismos en numerosos procesos industriales y sus aplicacionesReconoce e identifica los diferentes tipos de microorganismos implicados en procesos fermentativos de interés industrialDescribe técnicas instrumentales que permiten el aislamiento, cultivo y estudio de los microorganismos para la experimentación biológicaValora las aplicaciones de los microorganismos en biorremediación para el mantenimiento y la mejora del medio ambiente

Operadores:analizaidentificadescribeexplicaclasificarelacionavalorajustificainterpretarazona

nivel básico

Como materia de modalidad, la Biología de 2.º exige reconocer los tipos de microorganismos, identificar los implicados en las fermentaciones industriales clásicas (pan, vino, cerveza, yogur) y conocer a grandes rasgos las técnicas de cultivo y las aplicaciones en salud y medio ambiente.

nivel avanzado

La profundización propia de quien elige Biología en la rama de Ciencias incluye justificar cuantitativamente la curva de crecimiento bacteriano (fase exponencial y tiempo de generación), razonar la asepsia y la esterilización en el trabajo de laboratorio, y argumentar el papel de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos y en la biorremediación.

Profundidad

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Inhalt · 4 secciones

Microbiología

Los microorganismos: tipos y características generales#

BasisBOE-A-2022-5521 · biologia · Bloque E. Biotecnología — los microorganismos y su papel destacado en los procesos biotecnológicos; tipos de microorganismos

Se denomina microorganismo o microbio a todo ser vivo de tamaño microscópico, observable solo con la ayuda del microscopio. No es una categoría taxonómica (no es un grupo natural con un antepasado común), sino una agrupación práctica por el tamaño: incluye organismos de los tres dominios celulares —Bacteria, Archaea y los Eukarya unicelulares— y, como caso aparte, los virus, que son formas acelulares. Esta diversidad enorme es la base de su utilidad biotecnológica, porque distintos microorganismos realizan transformaciones químicas muy variadas (Fig. 1).

Mapa de los grandes tipos de microorganismos

Entre los microorganismos procariotas están las bacterias: células sin núcleo ni orgánulos membranosos, con un único cromosoma circular de ADN en el nucleoide y, a menudo, plásmidos (pequeños anillos de ADN extracromosómico, clave en biotecnología). Se clasifican por su forma (cocos esféricos, bacilos alargados, vibrios curvos y espirilos helicoidales) y por su pared celular mediante la tinción de Gram, que las separa en grampositivas (pared gruesa de peptidoglucano, se tiñen de violeta) y gramnegativas (pared fina con membrana externa, se tiñen de rosa). Su pequeño tamaño y su rápida multiplicación las convierten en las protagonistas de la industria.

Entre los microorganismos eucariotas hay tres grandes grupos. Los hongos microscópicos incluyen las levaduras (hongos unicelulares como Saccharomyces cerevisiae, que fermentan azúcares) y los mohos (hongos filamentosos como Penicillium, productor de penicilina). Los protozoos son eucariotas unicelulares heterótrofos (como el paramecio o el plasmodio de la malaria). Las algas microscópicas son eucariotas unicelulares fotosintéticas (como las diatomeas o Chlorella). Todos ellos tienen núcleo verdadero y orgánulos, a diferencia de las bacterias.

Los virus son un caso aparte: NO son células ni se consideran seres vivos en sentido estricto, porque son parásitos intracelulares obligados que carecen de metabolismo propio y solo se reproducen dentro de una célula hospedadora. Están formados por un ácido nucleico (ADN o ARN, nunca los dos) envuelto por una cápside proteica y, a veces, una envoltura. Pese a no ser células, son objeto de la microbiología y tienen interés biotecnológico (por ejemplo, los virus como vectores en terapia génica). La Fig. 2 sintetiza el contraste de tamaños y de organización entre estos grupos.

Tamaño y organización comparados

Ejemplo resuelto

Identificar el tipo de microorganismo a partir de sus rasgos

En un laboratorio se observan cuatro muestras al microscopio: (a) células sin núcleo, con un único cromosoma circular y forma de bacilo; (b) células ovales con núcleo verdadero que gemman y fermentan glucosa; (c) partículas formadas solo por ARN y una cápside proteica, incapaces de multiplicarse en medio de cultivo sin células; (d) células fotosintéticas unicelulares con cloroplastos. Clasifica cada muestra.

(a) Sin núcleo, cromosoma circular
La ausencia de núcleo y de orgánulos membranosos, con un cromosoma circular, es la firma de una célula procariota: es una BACTERIA (un bacilo).
(b) Núcleo verdadero, gemación, fermenta
Tener núcleo verdadero la hace eucariota; la gemación y la fermentación de azúcares la identifican como una LEVADURA (hongo unicelular).
(c) Solo ARN + cápside, no crece sin células
Carecer de estructura celular y necesitar una célula hospedadora para multiplicarse es propio de un VIRUS (forma acelular).
(d) Fotosintética unicelular con cloroplastos
Una célula eucariota fotosintética unicelular es un ALGA MICROSCÓPICA.

Resultado: (a) bacteria; (b) levadura (hongo); (c) virus (acelular); (d) alga microscópica.

Errores frecuentes

Decir que todos los microorganismos son bacterias: las levaduras, los mohos, los protozoos y las algas microscópicas son eucariotas, no bacterias.
Afirmar que los virus son «bacterias muy pequeñas» o que son células: son acelulares, carecen de metabolismo propio y son parásitos intracelulares obligados.

Repaso activo

Clasifica los siguientes microorganismos indicando, en cada caso, si es procariota, eucariota o acelular, y a qué gran grupo pertenece: Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli, Penicillium, el virus de la gripe y una diatomea. Justifica la clasificación con un rasgo estructural decisivo de cada uno.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

Microorganismos en procesos fermentativos e industriales#

StandardBOE-A-2022-5521 · biologia · Bloque E. Biotecnología — tipos de microorganismos implicados en procesos fermentativos de interés industrial; intervención de los microorganismos en procesos industriales

La biotecnología tradicional aprovecha desde hace milenios la actividad metabólica de los microorganismos para transformar materias primas en productos útiles. El esquema general de un proceso fermentativo industrial es siempre el mismo: un sustrato (la materia prima) es metabolizado por un microorganismo concreto en unas condiciones controladas, dando lugar a un producto de interés. Comprender ese trío sustrato → microorganismo → producto es la clave para resolver cualquier pregunta de Selectividad sobre fermentaciones industriales (Fig. 3).

Esquema general de un proceso fermentativo industrial

Las levaduras, sobre todo Saccharomyces cerevisiae, son las protagonistas de los procesos basados en la fermentación alcohólica, en la que degradan los azúcares a etanol y CO₂ en ausencia de oxígeno. En la panificación interesa el CO₂, que esponja la masa (el etanol se evapora al hornear); en la elaboración de vino y cerveza interesa el etanol, mientras el CO₂ aporta la efervescencia. El mismo microorganismo y la misma ruta dan productos distintos según qué interese del balance fermentativo.

Las bacterias intervienen en numerosos procesos, especialmente en los lácteos. Las bacterias lácticas (géneros Lactobacillus, Streptococcus, Lactococcus) realizan la fermentación láctica, transformando la lactosa de la leche en ácido láctico; la acidez resultante coagula las proteínas y da lugar al yogur, el queso y otros productos. Otras bacterias, como Acetobacter, oxidan el etanol a ácido acético (vinagre), un proceso que NO es una fermentación estricta sino una oxidación aeróbica, pero que también se aprovecha industrialmente.

Además de alimentos, los microorganismos producen sustancias de alto valor mediante la fermentación industrial en grandes reactores o biorreactores (tanques estériles con control de temperatura, pH, oxígeno y agitación). Así se obtienen antibióticos (la penicilina la sintetiza el moho Penicillium; otros antibióticos los producen bacterias del género Streptomyces), enzimas, ácidos orgánicos, vitaminas y, mediante microorganismos modificados por ingeniería genética, proteínas humanas como la insulina recombinante. La Fig. 4 resume los principales microorganismos y sus productos por sectores.

Microorganismos y productos por sector

\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \longrightarrow 2\,\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\,\text{CO}_2

Fermentación alcohólica (levaduras)

Saccharomyces cerevisiae degrada la glucosa, en ausencia de oxígeno, hasta etanol y dióxido de carbono. En la panificación se aprovecha el CO₂ (esponja la masa) y en las bebidas el etanol.

\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \longrightarrow 2\,\text{CH}_3\text{-CHOH-COOH}

Fermentación láctica (bacterias lácticas)

Las bacterias lácticas (Lactobacillus, Streptococcus) transforman los azúcares (la lactosa de la leche) en ácido láctico; la acidez coagula las proteínas y origina el yogur y el queso.

Ejemplo resuelto

Distinguir productos de la fermentación alcohólica frente a la láctica

Asocia razonadamente cada producto con su microorganismo y su fermentación, e indica el producto metabólico aprovechado: (a) pan; (b) yogur; (c) cerveza; (d) queso. Justifica en qué se diferencian las dos rutas.

(a) Pan
Levadura (Saccharomyces cerevisiae), fermentación ALCOHÓLICA. Se aprovecha el CO₂, que esponja la masa (el etanol se evapora al hornear).
(b) Yogur
Bacterias lácticas (Lactobacillus, Streptococcus), fermentación LÁCTICA. Se aprovecha el ácido láctico, que acidifica y coagula la leche.
(c) Cerveza
Levadura (Saccharomyces), fermentación ALCOHÓLICA. Se aprovecha el etanol; el CO₂ aporta la efervescencia.
(d) Queso
Bacterias lácticas (más a menudo, mohos en el afinado), fermentación LÁCTICA. Se aprovecha el ácido láctico que coagula la caseína.
Diferencia entre rutas
La fermentación alcohólica produce etanol y CO₂ (levaduras); la láctica produce ácido láctico (bacterias). Ambas regeneran NAD⁺ sin oxígeno.

Resultado: Pan y cerveza: levadura, fermentación alcohólica (CO₂ en el pan, etanol en la cerveza). Yogur y queso: bacterias lácticas, fermentación láctica (ácido láctico).

Errores frecuentes

Atribuir el yogur a las levaduras: el yogur lo producen BACTERIAS lácticas por fermentación láctica; las levaduras hacen fermentación alcohólica (pan, vino, cerveza).
Decir que en el pan interesa el etanol: en la panificación interesa el CO₂ que hincha la masa; el etanol se evapora al hornear.

Repaso activo

Un grupo de estudiantes elabora pan y, en otro recipiente, vino, partiendo en ambos casos de un mosto de azúcares al que añaden levadura. Explica qué microorganismo y qué fermentación intervienen, indica qué producto del proceso se aprovecha en cada caso y por qué, y razona qué papel desempeña el oxígeno.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)

Técnicas de aislamiento, cultivo y estudio de los microorganismos#

StandardBOE-A-2022-5521 · biologia · Bloque E. Biotecnología — técnicas instrumentales que permiten el aislamiento, cultivo y estudio de los microorganismos para la experimentación biológica

Esterilización, desinfección y pasteurización

Para trabajar con microorganismos en el laboratorio es imprescindible cultivarlos, es decir, hacerlos crecer en un medio de cultivo: un preparado nutritivo que aporta las fuentes de carbono, nitrógeno, sales y, en su caso, vitaminas que el microorganismo necesita. Los medios pueden ser líquidos (caldos, en los que el cultivo crece en suspensión) o sólidos (cuando se añade agar, un polisacárido de algas que gelifica el medio sin ser metabolizado por la mayoría de los microbios). Los medios sólidos, repartidos en placas de Petri, permiten que cada microorganismo crezca en su sitio y forme una colonia visible (Fig. 5).

Siembra por estría en placa de Petri

El requisito absoluto de toda técnica microbiológica es la asepsia: trabajar evitando contaminaciones. Para ello, el material y los medios se esterilizan (se eliminan TODOS los microorganismos), normalmente con calor húmedo a presión en el autoclave (vapor a unos 121 grados durante unos 15-20 minutos), o con calor seco; las asas de siembra se flamean a la llama del mechero Bunsen, y se trabaja cerca de la llama, en una zona estéril. Conviene distinguir esterilización (eliminar todos los microorganismos) de desinfección (reducir los patógenos en superficies) y de pasteurización (calentar moderadamente un alimento para reducir microbios sin destruir el producto).

La técnica fundamental para AISLAR un microorganismo —separar una especie de una mezcla— es la siembra por estría en placa. Con un asa esterilizada se toma una muestra y se va arrastrando en estrías sucesivas sobre el agar, flameando el asa entre tandas; así las células se van diluyendo sobre la superficie hasta quedar tan separadas que cada una, al multiplicarse, origina una colonia aislada. Una colonia es, en teoría, un clon descendiente de una sola célula, lo que permite obtener un cultivo puro de una única especie (Fig. 5).

Una vez aislados, los microorganismos se estudian e identifican mediante varias técnicas: la observación al microscopio (óptico para bacterias y eucariotas; electrónico para virus y ultraestructura), las tinciones (como la tinción de Gram, que clasifica las bacterias por su pared), las pruebas bioquímicas (qué sustratos metaboliza cada cepa) y el recuento de microorganismos, que estima cuántos hay. El método clásico de recuento es contar las colonias que aparecen en placa tras sembrar un volumen conocido de una dilución; como se asume que cada colonia procede de una célula viable, el recuento se expresa en unidades formadoras de colonias (UFC) por mililitro.

Ejemplo resuelto

Recuento de microorganismos en UFC por mililitro

Para estimar la carga bacteriana de una muestra de leche se hace una dilución 1:1000 y se siembran 0,1 mL de esa dilución en una placa. Tras incubar, se cuentan 80 colonias. Calcula la concentración de microorganismos viables en la muestra original, expresada en UFC/mL.

Significado del recuento
Cada colonia procede, en teoría, de una célula viable (una unidad formadora de colonias). Hay 80 UFC en el volumen sembrado.
Corregir por el volumen sembrado
Solo se sembraron 0,1 mL de la dilución, así que para llevarlo a 1 mL se divide por el volumen.
Corregir por el factor de dilución
La muestra se diluyó 1:1000, de modo que la muestra original es 1000 veces más concentrada.

Resultado: La leche contiene unas 800 000 UFC/mL, es decir, 8 × 10⁵ unidades formadoras de colonias por mililitro.

Errores frecuentes

Confundir esterilizar con desinfectar: esterilizar elimina TODOS los microorganismos (autoclave); desinfectar solo reduce los patógenos de una superficie.
Creer que el agar es un nutriente: el agar es solo un gelificante que solidifica el medio; los nutrientes los aportan los demás componentes del cultivo.

Repaso activo

Dispones de una muestra de agua de un río que contiene una mezcla de bacterias y quieres obtener un cultivo puro de una de las especies presentes. Describe paso a paso el procedimiento: preparación y esterilización del medio sólido, siembra por estría con asa flameada, incubación y obtención de colonias aisladas. Indica qué precauciones de asepsia tomarías.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

Microorganismos, salud y medio ambiente: biorremediación#

VertiefungBOE-A-2022-5521 · biologia · Bloque E. Biotecnología — aplicaciones de los microorganismos en salud, industria alimentaria y medio ambiente; biorremediación; las mutaciones, la replicación y el crecimiento microbiano

Los microorganismos son protagonistas en salud, tanto por su lado perjudicial como por el beneficioso. Por un lado, algunos son patógenos: causan enfermedades infecciosas (bacterias como las del cólera o la tuberculosis, virus como el de la gripe, protozoos como el de la malaria, hongos). Por otro lado, muchos son beneficiosos: la microbiota intestinal contribuye a la digestión y a la defensa; numerosos microorganismos producen medicamentos (antibióticos como la penicilina, vacunas, vitaminas) e incluso proteínas humanas por ingeniería genética. La balanza entre estos dos papeles es uno de los grandes temas de la microbiología aplicada (Fig. 8).

Biorremediación de un vertido de hidrocarburos

El comportamiento de un cultivo bacteriano en el tiempo se describe con la curva de crecimiento, de gran valor industrial. Tras una fase de latencia (las células se adaptan y no se dividen), llega la fase exponencial o logarítmica, en la que la población se duplica a intervalos regulares y crece muy deprisa; después, al agotarse los nutrientes y acumularse desechos, se entra en la fase estacionaria (los nacimientos igualan a las muertes) y, finalmente, en la fase de muerte. El parámetro clave de la fase exponencial es el tiempo de generación: el tiempo que tarda la población en duplicarse (Fig. 7).

Microorganismos: cara perjudicial y cara beneficiosa

En el medio ambiente, los microorganismos son los grandes recicladores de la biosfera. Como descomponedores, degradan la materia orgánica muerta y cierran los ciclos biogeoquímicos: por ejemplo, las bacterias del ciclo del nitrógeno (fijadoras, nitrificantes y desnitrificantes) hacen circular el nitrógeno entre el aire, el suelo y los seres vivos, y las bacterias y arqueas del suelo y los fondos descomponen la materia orgánica liberando los elementos minerales. Sin esta actividad microbiana, la materia quedaría inmovilizada y la vida se detendría.

Esa capacidad metabólica se aprovecha deliberadamente en la biorremediación: el uso de microorganismos (o de sus enzimas) para eliminar o neutralizar contaminantes y recuperar ambientes degradados. Algunos ejemplos clásicos son las bacterias que degradan hidrocarburos en vertidos de petróleo, los microorganismos que depuran las aguas residuales en las estaciones depuradoras (degradando la materia orgánica), y los que descomponen plaguicidas o transforman metales pesados a formas menos tóxicas. La biorremediación es una alternativa más ecológica y barata que muchos métodos físico-químicos, y constituye una de las aplicaciones medioambientales más valoradas de la microbiología.

N = N_0 \cdot 2^{\,n}

Crecimiento exponencial de una población bacteriana

En la fase exponencial, partiendo de N₀ células, tras n duplicaciones la población es N. Cada duplicación multiplica por dos el número de individuos.

g = \dfrac{t}{n} = \dfrac{t}{\log_2 (N/N_0)}

Tiempo de generación

El tiempo de generación g es el tiempo que tarda la población en duplicarse: el tiempo total t dividido entre el número de duplicaciones n (que se obtiene del logaritmo en base 2 del cociente entre la población final e inicial).

Ejemplo resuelto

Cálculo del tiempo de generación en la fase exponencial

Un cultivo de Escherichia coli en fase exponencial parte de 1000 células y, al cabo de 2 horas, alcanza 64 000 células. Calcula el número de generaciones (duplicaciones) que han ocurrido y el tiempo de generación del cultivo.

Plantear el crecimiento exponencial
En la fase exponencial la población se duplica n veces: N = N₀ · 2ⁿ. Despejamos 2ⁿ dividiendo la población final entre la inicial.
Número de duplicaciones
Como 64 = 2⁶, hubo 6 duplicaciones (el logaritmo en base 2 de 64 es 6).
Tiempo de generación
El tiempo de generación es el tiempo total dividido entre el número de duplicaciones. Convertimos 2 horas a 120 minutos.

Resultado: Han ocurrido 6 duplicaciones y el tiempo de generación es de 20 minutos por división.

Errores frecuentes

Pensar que todos los microorganismos son perjudiciales: la mayoría son beneficiosos o inocuos (descomponedores, microbiota, productores de fármacos); solo una minoría es patógena.
Confundir la fase exponencial con un crecimiento ilimitado: el crecimiento se frena al agotarse los nutrientes y acumularse desechos, dando paso a la fase estacionaria y de muerte.

Repaso activo

Tras un vertido de petróleo en una costa se plantea una estrategia de biorremediación con bacterias degradadoras de hidrocarburos. Explica en qué consiste la biorremediación, qué hacen estas bacterias con los hidrocarburos y por qué a veces se añaden nutrientes (nitrógeno y fósforo) al medio para acelerar el proceso. Razona una ventaja frente a la limpieza puramente mecánica.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 534/2024 — Prueba de Acceso a la Universidad (PAU) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

Referencias y fuentes

Fuentes

Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)

Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob

Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos

Microbiología

Puntos clave

Identificar el tipo de microorganismo a partir de sus rasgos

Puntos clave

Distinguir productos de la fermentación alcohólica frente a la láctica

Puntos clave

Recuento de microorganismos en UFC por mililitro

Puntos clave

Cálculo del tiempo de generación en la fase exponencial

Fuentes

Microbiología

Puntos clave

Identificar el tipo de microorganismo a partir de sus rasgos

Puntos clave

Distinguir productos de la fermentación alcohólica frente a la láctica

Puntos clave

Recuento de microorganismos en UFC por mililitro

Puntos clave

Cálculo del tiempo de generación en la fase exponencial

Fuentes