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TEMA 1: INTRODUCCIÓN E HISTORIA
1. DEFINICIÓN
2. EL IMPACTO DE LOS MICROORGANISMOS EN EL SER HUMANO
3. BREVE HISTORIA DE LA MICROBIOLOGÍA
4. MICROBIOLOGÍA COMO CIENCIA
5. LOS MICROORGANISMOS EN LA ESCALA BIOLÓGICA: TIPOS DE
MICROORGANISMOS
6. TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR
7. LA RELACCIÓN EVOLUTIVA ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE
ORGANISMOS VIVOS (EL ARBOL DE LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA)
1. DEFINICIÓN
La Microbiología es la ciencia que estudia los organismos vivos que no pueden ser vistos con el ojo humano. El límite de la resolución del ojo desnudo es 0.1 milímetros (100 μm), así que cualquier organismo más pequeño de este tamaño es estudiado por la Microbiología. Para dar una idea, las bacterias tienen un tamaño promedio de 1- 2 μm.
MICROORGANISMOS
CELULARES NO CELULARES
BACTERIA Y ARCHEA VIRUS
HONGOS VIROIDES
ALGAS ¿PRIONES?
PROTISTAS
PROTOZOOS
Bacterias : microorganismos unicelulares que pueden existir como organismos independientes o como parásitos.
Virus : microorganismos acelulares que son más pequeño que una bacteria que no puede replicarse de forma independiente. Son parásitos intracelulares estrictos compuestos por un ácido nucléico recubierto de proteína.
Viroides : son agentes infecciosos de plantas que consisten en una molécula de ARN de cadena sencilla que no está recubierta por una capa de proteína.
Priones : son proteínas infecciosas similares a proteínas celulares capaces de cambiar la conformación de estas, convirtiéndolas en infecciosas y acumulándose en las células hasta matarlas. Causan enfermedades neurológicas. Los priones no contienen material genético.
ALGUNOS HECHOS SORPRENDENTES SOBRE LOS MICROORGANISMOS
- Están en todas partes. Su biomasa combinada (2.5x10^30 células) es mayor que la de todas las plantas en la tierra.
- Están en ti. En cualquier momento llevas más células microbianas que humanas.
- Estaban aquí primero. La Tierra tiene 4.600 millones de años. Los microorganismos aparecieron hace 3.800 millones de años. Durante cerca de 3 mil millones de años fueron los únicos seres vivos en la tierra.
Microbiota humana: microorganismos que normalmente viven en el cuerpo humano. El número de especies microbianas que nos habitan es de alrededor de 10.000 especies. El genoma humano contiene unos 23.000 genes que codifican proteínas, nuestro microbioma , es decir el conjunto de todos los genomas de todas las especies de microorganismos que nos habitan, se estima que contiene unos 30 millones de genes.
Los microorganismos aparecieron hace aproximadamente 3.8 billones de años.
El O 2 en la atmósfera es el producto de la actividad de las cianobacterias en un proceso que ocurrió a lo largo de varios billones de años.
¿LOS MICROORGANISMOS SON BUENOS O MALOS?
- No estaríamos aquí sin ellos. Descendemos de los microorganismos, son nuestros antepasados. El oxígeno que respiramos fue originalmente generado por las cianobacterias.
- Sólo interactuamos con un puñado de especies.
- La mayoría de las especies con las que interactuamos son beneficiosas.
- Sin embargo, como farmacéuticos, tenemos que concentrarnos en patógenos.
MICROORGANISMOS Y AGRICULTURA
Ni la agricultura ni la ganadería podrían existir en ausencia de microorganismos. Los ciclos del Nitrógeno o del Azufre, fundamentales en agricultura, son realizados por microorganismos. La digestión y la conversión de celulosa en glucosa y su fermentación son procesos microbianos que ocurren en el rumen del ganado.
ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE
Los microorganismos también desempeñan un papel fundamental en la producción de energía que puede contribuir a paliar problemas medioambientales. Los microorganismos se utilizan en la producción de bioalcohol, biodiesel y metano, en la bioremediación y en la minería.
FUTURO: LA INTRODUCCIÓN DE GENES HUMANOS EN BACTERIAS PARA OBTENER PROTEÍNAS HUMANAS. TERAPIA GÉNICA. ESTUDIO DEL MICROBIOMA HUMANO. MODIFICACIÓN DE LA MICROBIOTA
Estos métodos han estado en uso desde la comercialización de la insulina recombinante en 1982. La terapia génica ha encontrado muchas dificultades, pero puede progresar gracias a las técnicas de copia genética y pasta (CRISPR / CAS). El estudio y la modificación de la microbiota y la secuenciación del microbioma son campos obvios de avance en Microbiología.
3. BREVE HISTORIA OF MICROBIOLOGÍA
LOS PIONEROS
Muchos autores consideran que la microbiología comenzó con las observaciones hechas por Anthony Van Leeuwenhoek (1632-1723). Se le considera el descubridor de las bacterias. Leeuwenhoek describió la presencia de organismos en gotas de lluvia, en saliva y sedimentos en cartas a la Royal Society de Londres entre 1673 y 1723 y se refirió a estos organismos como "animalcules". La primera observación de espermatozoides también fue realizada por Leeuwenhoek.
Sin embargo, la primera observación de microorganismos (mohos) fue realizada por Robert Hooke (1635-1703). De la observación de una sección de corcho con un microscopio complejo dedujo que los organismos vivos estaban hechos de "células" (celdas), introduciendo la "teoría celular". Publicó sus descubrimientos en el libro "Micrographia" en 1665 y en contribuciones a la Royal Society de Londres, la sociedad científica más antigua del mundo (1662), de la que fue "Curator of Experiments".
EL SIGLO XIX. LAS ESCUELAS DE PASTEUR Y KOCH
LOUIS PASTEUR
Louis Pasteur (1822-1895), químico y biólogo francés es considerado uno de los fundadores de la Microbiología moderna. Sus contribuciones incluyen la demostración de que la generación espontánea no existe, el descubrimiento del papel de los microorganismos en la fermentación y el desarrollo de métodos para obtener vacunas por atenuación. Introdujo el término "vacunación" para referirse a la inmunización activa y el proceso que conocemos como pasteurización para hacer la leche segura y para evitar que el vino y la cerveza se estropeen, lo que permitió el desarrollo de la industria vinícola y de la cerveza francesa, al permitir la conservación y exportación de estos productos.
CONTRIBUCIONES DE LA ESCUELA DE PASTEUR
- La fermentación no es un proceso químico, es llevada a cabo por microorganismos
- Pasteurización
- Demostración de la inexistencia de la generación espontánea
- Vacunación contra el carbunco en el ganado
- Vacunación contra la rabia
CURIOSIDAD: Leeuwenhoek era un comerciante de telas y sus microscopios se basaban en las lupas usadas para comprobar la calidad de la tela, pero usando lentes muy potentes de hasta 400X de amplificación.
Pasteur introdujo las vacuna atenuadas: atenuación de la virulencia mediante el cultivo repetido de microorganismos patógenos en el laboratorio hasta que pierden virulencia.
La fotografía muestra uno de los matraces de cuello de cisne originalmente utilizados por Pasteur que todavía se conserva en el museo del Instituto Pasteur en Paris.
Pasteur fue extremadamente práctico en su enfoque de la ciencia, concentrándose en la resolución de problemas. Es por ello que investigó la fermentación y concluyó que se trataba de un proceso microbiano y que cuando se arruinaba un proceso de fermentación esto ocurría por contaminación con los microorganismos incorrectos. En base a esta observación desarrolló el proceso de pasteurización, calentando a 69 ºC para eliminar microorganismos indeseables una vez que el proceso de fermentación correcto había terminado, por ejemplo en el vino o en la cerveza. El proceso es mejor conocido hoy en día por su aplicación para hacer la leche segura. Pasteur también estaba interesado en la agricultura y la ganadería, e investigó las enfermedades que afectaron a las aves de corral y al ganado, desarrollando técnicas de atenuación para crear vacunas.
LAS VACUNAS DE PASTEUR
- COLERA AVIAR es una enfermedad altamente contagiosa que afecta a distintas especies avícolas incluyendo pollos, pavos y aves acuáticas, causada por la bacteria Pasteurella multocida Se observa en todo el mundo y fue una de las primeras enfermedades infecciosas identificadas por Louis Pasteur en 1880. La vacuna fue creada por accidente cuando se descubrió que los cultivos viejos no eran virulentos pero eran capaces de inducir protección.
- CARBUNCO O ANTRAX es una enfermedad causada por Bacillus anthracis , un bacilo esporulado que vive en el suelo. Se propaga por contacto con las esporas en campos donde han muerto animales como consecuencia de la enfermedad. La vacuna contra el ántrax fue una de las primeras vacunas.
- RABIA es causada por un virus. La rabia es principalmente una enfermedad de los animales. Los seres humanos contraen rabia cuando son mordidos por animales infectados. Es una enfermedad mortal que se puede prevenir mediante la vacunación; El grupo de Pasteur desarrolló la primera vacuna antirrábica por atenuación realizada por el paso de la enfermedad múltiples veces en conejos. El impacto internacional de la vacuna fue responsable de la creación del "Institut Pasteur", que hoy en día es uno de los centros de investigación más importantes del mundo.
Pasteur fue también responsable de la introducción de los términos "vacuna" y "vacunación" para denominar la inmunización activa y honrar así a Edward Jenner, quien introdujo la inmunización contra la viruela humana, utilizando la viruela vacuna, a finales del siglo XVIII.
ROBERT KOCH
.Junto con Pasteur, la personalidad más importante del siglo XIX es Robert Koch (1843-1910). Robert Koch fue un médico alemán que es considerado el padre de la Bacteriología y es responsable de la confirmación de la "Teoría del Germinal de la Enfermedad" que postulaba que los microorganismos eran los agentes causales de las enfermedades infecciosas. Muchas de las técnicas que utilizamos se desarrollaron en su laboratorio: la tinción de Gram, el uso de placas de Petri y agar-agar, la microfotografía, el uso de ratones blancos en el laboratorio y muchos otros. Aplicando sus "postulados" aisló los agentes causales del ántrax, el cólera y la tuberculosis y sentó las bases de la Bacteriología moderna.
CONTRIBUCIONES DE LA ESCUELA DE KOCH
- LOS POSTULADOS DE KOCH son la serie de condiciones que deben confirmarse para demostrar que un microorganismo específico es el agente causal de una enfermedad específica. Estos postulados se siguen utilizando hoy en día, con algunas limitaciones.
- AISLAR E IDENTIFICAR Bacillus anthracis COMO AGENTE CAUSAL DEL ÁNTRAX O CARBUNCO
- AISLAR E IDENTIFICAR Mycobacterium tuberculosis COMO AGENTE CAUSAL DE LA TUBERCULOSIS
- AISLAR E IDENTIFICAR Vibrio cholerae COMO AGENTE CAUSAL DEL CÓLERA
- DESARROLLAR MÉTODOS PARA EL AISLAMIENTO DE CULTIVOS PUROS. Introdujo el concepto de cultivo puro, aquel que contiene un solo tipo de microorganismo.
Utilizando los postulados Koch pudo:
modificación. Las herramientas de las que disponemos son tan potentes que es difícil predecir un límite en el progreso de la Microbiología como ciencia en las próximas décadas.
4. LA MICROBIOLOGÍA COMO CIENCIA
La Microbiología es a la vez una ciencia básica y aplicada. Como una ciencia básica, la Microbiología estudia la fisiología, la genética, la bioquímica y la ecología de los microorganismos. La sistemática estudia las relaciones filogenéticas entre las diferentes especies de bacterias, mientras que la virología estudia los virus. Todas estas áreas estudian aspectos básicos de la microbiología.
Por otra parte, la Microbiología Industrial, la Biotecnología, la Microbiología Médica y la Inmunología se concentran en aspectos aplicados de la Microbiología.
5. LOS MICROORGANISMOS EN LA ESCALA BIOLOGICA. TIPOS DE
MICROORGANISMOS
Microorganismo se puede definir como cualquier organismo demasiado pequeño para ser visto a simple vista. Una clasificación general podría ser la siguiente:
DIFFERENCIAS ENTRE LAS CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS:
Estructura de las células procariotas y eucariotas (^) Estructura delos virus
