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TEMA 1.
Estudia que están formados por células, cómo funcionan, su diversidad y las relaciones con los humanos.
- No viven aislados sino en comunidades e interaccionan entre ellos.
- Por su alta tasa de reproducción son la principal biomasa terrestre.
Son estructuras dinámicas, CÉLULAS ya que tienen sus características:
- Auto-alimentación o nutrición : Para crecer adquieren los nutrientes del medio y eliminan los desechos. Son sistemas abiertos.
- Auto-replicación o crecimiento : Gracias a los nutrientes adquiridos duplica todos sus componentes celulares hasta dividirse formando 2 células hijas a partir de la c.madre
- Diferenciación. En condiciones adversas como un ambiente sin nutrientes algunas células pueden diferenciarse como en esporas (forma de resistencia de la célula que forma parte de su ciclo vital) esto les permite continuar vivas en un estado latente. Ante condiciones favorables la espora vuelve a ser una célula vegetativa ( forma de la célula activa)
- Señalización química les permite comunicarse entre ellas. Liberan sustancias al exterior hasta alcanzar una concentración capaz de entrar a la célula y señalar condiciones nuevas (transcripción de genes…) para adaptarse a un nuevo ambiente.
- Evolución si en la descendencia con modificación = mutación en algún gen, la célula hija no es idéntica a la célula madre. La evolución a lo largo de millones de años ha supuesto la diferenciación del ancestro común para adaptarse a nuevos ambientes
Antigüedad y amplitud de la vida microbiana: La tierra surge hace 4600 m.a , los primeros microorganismos surgen hace 3800 m.a, a partir de material inerte surgiría la 1º célula ( ancestro común) que se diversifica. Hace 3000 m.a de años aparecen las cianobacterias (procariotas que realizan fotosíntesis) anaeróbicas fotótrofas en condiciones de vida anóxicas = hace 2 b .a surge el oxígeno en la atmósfera. El aumento del O2 atmosférico da origen a las nuevas formas de vida ( de procariotas a eucariotas).
Diferencias entre un organismo vivo y la tierra : La totalidad de la masa celular está formada por 4 átomos básicamente : C , O, H y N.
Los microorganismos están compuestos por macromoléculas (proteínas , lípidos , ácidos nucleídos e hidratos de carbono) que representan + del 95 % del paso seco de una célula.
El agua representa el 90% del peso húmedo de una célula . El C es el elemento fundamental de los seres vivos.
El árbol evolutivo de los seres vivos: Filogenia: historia evolutiva de un grupo de organismos. Evolución: descendencia con modificación.
La clasificación filogenética tiene en cuenta la evolución molecular. Para ello se estudia la composición de moléculas muy conservadas y que tengan casi todos los microorganismos: una serie de genes , los rRNA1 6S ( ARN ribosómico porque todos los microorganismos celulares tienen ribosomas)
- Se obtiene el ADN del gen 16 s de varias estirpes.
- Se hace una PCR (reacción en cadena con la enzima polimerasa que permite obtener un gran nº de copias de un segmento de ADN) de ellas.
- Se comparan y a partir de las similitudes de secuencia de las bases de ADN se hacen árboles filogenéticos en los que al ser más corta la distancia de las ramas hay + simlitud entre organismos y viceversa.
Por la comparación del gen 16 s de todas las especies conocidas se crea el árbol filogenético de todos los seres vivos: A partir del ancestro común se separan 3 dominios filogenéticamente: Bacteria ( eubacterias) , Archea ( Arqueobacterias) y Eukarya
La microbiología es la ciencia que se ocupa del estudio de los organismos demasiado pequeños para ser vistos por el ojo humano a simple vista, los microorganismos.
Bacteria y Archea permanecen con la estructura celular procariota y Eukarya con la estructura celular eucariota. Pero Archea ( estructuralmente procariota) está filogenéticamente más cercano al grupo Eukarya que a Bacteria. = Estructura celular y filogenia no son la misma cosa.
Principales grupos de microorganismos:
Eucariotas y procariotas son celulares por las 5 características.
Hay eucariotas superiores ( animales y vegetales que son macro-organismos) e inferiores o protistas ( hongos, protozoos y algas que son los microorganismos del grupo).
Virus , viroides y priones son acelulares por tener estructuras estáticas y no poder replicarse si no infectan primero una célula ( utilizan su maquinaria para replicarse).
Las principales diferencias eucariotas entre procariotas.
- Eucariotas tienen el material genético en el núcleo que está rodeado por la membrana nuclear que lo separa del citoplasma. Las células procariotas no tienen núcleo con lo que el material genético está inmerso en el citoplasma
Por lo tanto en la CE la transcripción (DNA pasa a RNA) ocurre en el núcleo y traducción ( RNA pasa a proteínas) en el citoplasma , mientras que en la CP como no hay núcleo ambos ocurren en el citoplasma.
- Eucariotas tienen orgánulos rodeados por membranas: en la membrana de los cloroplastos ( si captan la E de la luz) ocurre la fotosíntesis y en la membrana de las mitocondrias (cadena de transporte de E o respiración) En la procariota, como no tiene mitocondrias ni cloroplastos ocurre en la membrana citoplasmática al no tener mitocondrias
Comparación del tamaño medio entre virus y células: Las células entre 1 a 5 micrómetros salvo excepciones, las eucariotas de 8 hasta 50 micrómetros. Los virus tienen 50 -70 nanómetros de tamaño.
Importancia de los microorganismos:
- Son los 1º organismos del planeta ( aparecen hace 3800 millones).
- Viven en cualquier lugar donde una forma de vida es posible.
- Son los seres vivos más numerosos, el componente mayoritario de biomasa terrestre. 5*10 a la 30 células contamos todos los microorganismos del planeta. El C que tienen es casi = al C de todas las plantas de la corteza terrestre y tienen hasta 10 veces más de P y N que las plantas, porque muchos microorganismos no los vemos están en las profundidades de la corteza terrestre.
- El ecosistema global (todos los organismos vivos con sus características físicas y químicas y el entorno) depende de sus actividades , pueden variar el ecosistema. Ej en un entorno donde hay muchos microorganismos aerobios, pueden llegar a agotar el O2. En el momento en el que se agota los anaeróbicos pueden empezar a crecer.
- Gran influencia en la sociedad humana tanto beneficiosos como perjudiciales. Se estudian desde la investigación básica y la aplicada.
- 1660 Robert Hooke vio los 1º hongos.
- 1680, comerciante holandés crea el microscopio de Leeuwenhoek con el que se ven las 1º bacterias, publica su 1º trabajo ªanimáculos” con los dibujos de ellas.
Mejora de las técnicas de microscopía, 150 años de avances muy lentos, hasta que se pudo responder a dos interrogantes vitales de la biología y medicina de la época: -Rechazo a la teoría de la generación espontánea (Pasteur) -El papel de los microorganismos en enfermedades infecciosas (Robert Koch )
En esa época prima la teoría de la generación espontánea La materia viva surge a partir de la materia inerte. Dejar un trozo de carne en un frasco abierto, al cabo del día aparecen gusanos y microorganismos al microscopio.
Francesco Redi colocó pedazos de carne en frascos abiertos y cerrados sólo parecieron gusanos en los frascos abiertos. Sus detractores aceptaron que eso ocurría en eucariotas superiores pero no en microorganismos, además al cerrar el frasco sin aire no podían crecer.
Needham (s.XVIII ) al hervir un caldo de cultivo (caldo de cordero) y dejar el recipiente abierto aparecen microorganismos. Spallanzani (s. XVIII) al cerrar el caldo de cultivo tras hervirlo no aparecían. Sus detractores también lo justificaron por falta de aire.
PASTEUR (s. XIX) creo los matraces con cuello de cisne con calor y los dejo abiertos al final, de manera que el polvo con los microorganismos del ambiente se depositaban al principio y no llegaban al caldo de cultivo = al dejarlo durante largo tiempo tras hervirlo el líquido permanecía estéril.
Sólo se contaminaban los matraces averiados. = Demostró que la ausencia de microorganismos no se debía a la falta de aire, sino que el aire era el transmisor de los microorganismos del ambiente. Por tanto los m no se generaban por generación espontáneo sino que los trasmitía el aire al entrar en contacto y contaminar el caldo.
ROBERT KOCH (s. XIX-XX) : Determina que los microorganismos eran los causantes de enfermedades Un determinado microorganismo causa una enfermedad específica.
Trabajó con el carbunco, enfermedad que del ganado, al comer la hierba en la que había esporas de la bacteria Bacillus anthracis se contagiaban y morían.
Koch encontró esta bacteria en la sangre del ganado. Hipótesis: La enfermedad del carbunco viene por los microorganismos de su sangre.
Sacó la sangre del ganado infectado y la inyecta a un ratón que muere. En la sangre del ratón infeccioso encuentra la bacteria mientras que un ratón sano no está: 1º postulado El organismo sospechoso tiene que estar presente en todos los organismos infectado y ausente en los sanos, se cumple.
2º postulado: El organismo sospechoso ha de crecer en un cultivo puro. Koch cortaba rodajas de patata como cultivo puro.
3º postulado: Las células de un cultivo puro tienen que causar enfermedad en un animal sano.
4º postulado: Cuando aislaba la sangre de ese ratón debía encontrar la bacteria y al aislarla en cultivo puro debía ser la misma que había aislado anteriormente.
Otros hallazgos surgen de la necesidad de aislar en un cultivo puro y en medio sólido un único tipo de microorganismos. Utilizaba rebanadas de patata como cultivos puro, pero se le contaminaban = Donde cae una bacteria se forma una colonia, esas colonias son de microorganismos distintos que crecen en las mismas condiciones = tienen colores y formas distintas = esta conclusión permitió estudiar la taxonomía de los microorganismos.
Buscaba un medio de cultivo puro ,suficientemente sólido para que crecieran los microorganismos. Empezó usando gelatina para solidificar el cultivo ( el microorganismo una vez inmovilizado se desarrollaba generando la colonia). La gelatina solidifica a T ambiente pero muchos microorganismo para que crezcan se deben poner a 37º = la gelatina se licuaba. Por ello empezó a usar “agar” que solidifica a 45º, permitiendo llenar las placas.
Su ayudante Petri ideó las placas de petri , redondas de cristal con una tapa que las cierra y se siguen utilizando hasta hoy sólo que de plástico que se desechan no se reutilizan.
El mayor logro de Koch en la bacteriología médica está relacionado con la tuberculosis. En aquel tiempo se sospechaba que era una enfermedad contagiosa pero no se había visto había visto en los tejidos de enfermos ni en cultivo el microorganismo responsable.
El bacilo de la tuberculosis, Mycobacterium tuberculosis, es muy difícil de teñir debido a que posee grandes cantidades de lípidos en su pared celular.
Koch utilizó en tejidos enfermos los colorantes azul de metileno alcalino y marrón Bismar que teñía sólo los tejidos.
- Quedaban las células bacilares teñidas de azul en tejidos tuberculosos que quedaban teñidos de marrón.
Debía cultivar el microorganismo ( que se incuba lentamente) para demostrar que era la causa específica de la tuberculosis, obtuvo colonias de sobre suero de sangre coagulada .Posteriormente usó agar, como agente solidificante.
Posteriormente comprobó sus 4 postulados como prueba definitiva de que el organismo aislado era la causa de la tuberculosis: 1º postulado: El organismo sospechoso tiene que estar presente en todos los organismos infectado y ausente en los sanos, 2º postulado: El organismo sospechoso ha de crecer en un cultivo puro.
3º postulado: Las células de un cultivo puro tienen que causar enfermedad en un ratón sano.
4º postulado: Cuando aislaba la sangre de ese ratón debía encontrar la bacteria y al aislarla en cultivo puro debía ser la misma que había aislado anteriormente.
(a) Sección transversal de un tubérculo en tejido pulmonar. Las células de M. tuberculosis se tiñen de azul mientras que el tejido pulmonar se tiñe de marrón. (b) Células deM. tuberculosis en un esputo de un paciente tuberculoso. (c) Crecimiento de M. tuberculosisen una placa de vidrio con suero sanguíneo coagulado. (d) Colonia de células de M. tuberculosis de la placa y se observó , aparecen formando largas «cuerdas».
La microbiología tiene 300 años hasta Koch sólo era médica a partir de él hubo un auge de la biología celular:
Beijerinck , concepto de virus el agente patógeno responsable de la enfermedad del mosaico del tabaco es un virus
Winigradsky , demuestra el mecanismo de la obtención de E a partir de compuestos inorgánicos existen bacterias rojas del S que usan el S para oxidarlo a sulfato,
Concepto de inmunización (vacuna)
