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Contenido
- Definición de Microbiología.
- Importancia de la Microbiología.
- sectores. 2.1. La importancia de la Microbiología con relación a otras disciplinas o
- Ramas de la Microbiología.
- Las eras de la Microbiología.
- 4.1. La era del descubrimiento (siglo XVII).
- 4.1.1. El descubrimiento de los microorganismos...............................................
- 4.1.2. La polémica de la generación espontánea.
- 4.1.3. El experimento de Pasteur.
- 4.1.4. Tindalización.
- 4.2. La era de los pilares fundamentales (siglos XIX-XX).
- 4.2.1. Relación microorganismo-enfermedad.
- 4.2.2. El descubrimiento de los antibióticos.
- suelo).......................................................................................................................... 4.2.3. Los primeros ecólogos microbianos (padres de la microbiología del
- 4.2.4. El descubrimiento de los virus.
- 4.3. 1ª era Molecular. Descubriendo las bases de la vida (1950-1970).
- 4.3.1. Los descubrimientos moleculares.
- 4.4. La era de la Metagenómica (ecología, evolución) (1980-presente).
- 4.5. El futuro de la Microbiología.
- Los tres dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya.
- 5.1. Diferencias entre procariotas y eucariotas.
- 5.1.1. Sólo en procariotas:
- 5.1.1.1.Caracteres positivos estructurales.
- 5.1.1.2. Caracteres positivos fisiológicos y bioquímicos.
- 5.1.2. No aparecen en procariotas:.........................................................................
- 5.2. ¿En qué se diferencian Bacteria y Archaea?
- Características de los virus.
- 6.1. Diferencias entre organismos celulares y virus.
1. Definición de Microbiología.
La microbiología es la ciencia que estudia los organismos demasiado pequeños para ser vistos por el ojo humano (menos de 0,1 mm). Por lo tanto, los MICROORGANISMOS o MICROBIOS no pueden ser vistos sin la ayuda de un microscopio. Excepto las colonias de microorganismos (bacterias, hongos, etc.). Existen dos tipos de microorganismos:
- Microorganismos celulares - Procariotas: bacterias y arqueas (los microorganismos extremófilos se encuentran mayormente en este grupo). - Eucariotas: algas, hongos y protozoos (todos estos, microscópicos).
- Microorganismos acelulares - Virus: parásitos celulares obligados. No son seres vivos, están formados por un ácido nucleico y por proteínas y necesitan insertarse en una célula para reproducirse. - Viroides: ácidos nucleicos infecciosos. - Priones: partículas proteicas infecciosas. La microbiología estudia aquellos seres microscópicos unicelulares o pluricelulares que carecen de diferenciación en tejidos. Se incluyen, para completar la definición, las entidades no celulares (virus).
2. Importancia de la Microbiología.
- El 80-90% del metabolismo del planeta es metabolismo microbiano.
- Si las bacterias dejasen de fijar nitrógeno atmosférico la biosfera se colapsaría en 1 semana.
- El carbono contenido en los microorganismos representa entre un 60% y un 100% del carbono contenido en las plantas, y 10 veces más P y N.
- Llevan a cabo al menos la mitad de la fotosíntesis del planeta ya que realizan tanto la fotosíntesis oxigénica (la que realizan las plantas) como la anoxigénica.
2.1. La importancia de la Microbiología con relación a otras disciplinas o
sectores.
- Agricultura: existen plantas que establecen relaciones simbióticas con bacterias para poder fijar sustancias como N y S, p. ej., las leguminosas.
- Ganadería: los animales rumiantes poseen una parte anoxigénica en su estómago llamada rumen, en la cual tienen microorganismos que les permiten digerir la celulosa del pasto del que se alimentan.
- Alimentación: o Preservación de los alimentos (mediante calor, frío, radiación, químicos, etc.).
- El nombre científico de una especie está compuesto por dos palabras y en latín (Linneo), en donde la primera se refiere al género de la especie y la segunda al nombre de la especie determinada (epíteto). Se deben escribir en letra cursiva los nombres científicos (cuando esto no sea posible, se deben marcar o resaltar). La primera letra del nombre científico debe ser en mayúscula y la del epíteto en minúsculas. P. ej., L actobacillus c asei.
- Microbiología del aire. El aire actúa como un transporte de microorganismos más que como un ambiente en el que se desarrollan los microorganismos.
4. Las eras de la Microbiología.
4.1. La era del descubrimiento (siglo XVII).
4.1.1. El descubrimiento de los microorganismos.
Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) es considerado el fundador de la Microbiología. Utilizando el microscopio simple fue capaz de describir los “animáculos” (entre 1676 y 1684). Robert Hooke (1664) utiliza el primer microscopio compuesto y describe los cuerpos fructíferos de los hongos.
4.1.2.La polémica de la generación espontánea.
La teoría de la generación espontánea es una teoría biológica que sostenía que ciertas formas de vida (animal y vegetal) surgían de forma espontánea a partir de materia orgánica, inorgánica o de una combinación de ambas. En el siglo XVII la teoría de la generación espontánea se comenzó a poner en duda. Francesco Redi (1688) realiza un experimento sobre la generación espontánea de gusanos. Colocó un trozo de carne en tres jarras iguales, la 1ª la dejó abierta, la 2ª la tapó con un corcho, y la 3ª la dejó cubierta con un trozo de tela atada. Después, observó que, en la 1ª jarra, habían crecido larvas. En la 2ª jarra y en la 3ª, su interior estaba podrido, pero no había crecido ninguna larva. Por lo tanto, la carne de los animales muertos no puede engendrar gusanos a menos que sean depositados en ella huevos de animales. De este modo demostró que no había generación espontánea en organismos “superiores” pero seguía existiendo un debate en cuanto al origen de los microorganismos. Lazzaro Spallanzani (en el siglo XVIII) demostró que los líquidos permanecían estériles si se hervían y cerraban herméticamente (1765) y que por lo tanto que no existía tampoco la generación espontánea en microorganismos. También se decía que esto ocurría debido a que esos líquidos se encontraban en un ambiente anoxigénico. Más tarde, Appert (en el siglo XIX) utilizaría esta técnica para la conservación de alimentos, la Appertización.
4.1.3.El experimento de Pasteur.
Louis Pasteur (1822 – 1895) zanjó la polémica de la generación espontánea (tanto en ambientes aerobios como anaerobios) gracias a su experimento.
Pasteur usó dos frascos con cuello de cisne, que permitía que el aire entrara al frasco. En cada uno de ellos metió una cantidad igual de caldo de carne y los hirvió para esterilizarlos. Observó que en ninguno de los frascos crecieron microorganismos, así que cortó el cuello de unos de los matraces. El matraz con el cuello cortado desarrolló microorganismos en su caldo un tiempo después de ser cortado. Además, Pasteur llevó a cabo otros experimentos y proyectos:
- Definió el papel de los microorganismos en las fermentaciones (1857-1860).
- Se desarrolla la metodología de Pasteurización (usada actualmente en alimentos como la leche).
- Describió por primera vez el metabolismo anaerobio (p.ej., microorganismos que llevan a cabo la fotosíntesis sin oxígeno).
- Desarrollo de las vacunas.
- Creación de una escuela de microbiólogos.
4.1.4. Tindalización.
John Tyndall hipotetiza la presencia de formas resistentes al calor e idea la tindalización (eliminación de endosporas bacterianas). Estas formas resistentes proliferan ante un cambio favorable en el medio, por ejemplo, el tétano reacciona ante un aumento de temperatura. 4.2. La era de los pilares fundamentales (siglos XIX-XX).
4.2.1.Relación microorganismo-enfermedad.
4.2.1.1. La naturaleza de las enfermedades infecciosas.
En el siglo XVI, Girolamo Fracastoro (1478-1553) habla ya de agentes infecciosos y transmisión de enfermedades.
ANOTACIONES:
- La sepsis quirúrgica es una infección de todos los tejidos del cuerpo después de una exposición a microorganismos, sobre todo después de una intervención quirúrgica.
- El carbunco / ántrax es una enfermedad peligrosa usada como arma biológica.
- Un cultivo puro o axénico es un cultivo que no puede estar contaminado, es decir, un cultivo que contiene bacterias de un solo tipo. Esto se sabe por la forma de las colonias del microorganismo. Los principales logros de Robert Koch fueron:
- El descubrimiento de patógenos: o 1876: el Bacillus anthracis causante del carbunco o ántrax. o 1882: el Mycobacterium tuberculosis causante de la tuberculosis.
- Métodos: o Microfotografías. o El desarrollo de la tinción Gram. o El estudio de distintos desinfectantes. o El desarrollo de medios sólidos de cultivo. Los primeros agentes solidificantes usados fueron la patata y la albúmina, pero tenían un alto grado de humedad y los medios de cultivo se contaminaban mucho. También afectaban al color de las muestras ya que no eran compuestos transparentes. Después se usó la gelatina, pero tenía como inconveniente que se degrada y se funde a temperaturas altas (a 37º aprox.) las cuales eran necesarias para el crecimiento bactriano. Además, existen bacterias que degradan la gelatina para usarla en su metabolismo. Ahora se usa el compuesto agar agar , el cual es un polisacárido procedente de un alga. Es un gran agente solidificante, no funde a 37ºC, no lo degradan las bacterias y no altera ni el color ni la transparencia del cultivo. o El desarrollo de las placas de Petri. En un principio los medios de cultivo se extendían en grandes placas descubiertas, pero se contaminaban con mucha facilidad. Koch y su ayudante Petri diseñaron unos recipientes circulares de cristal o vidrio, las placas de Petri (1877). Estos contaban con una base, un medio de cultivo y una tapa que evitaba la contaminación. Estos recipientes no estaban desinfectados (no eran estériles).
4.2.2. El descubrimiento de los antibióticos.
En 1929 A. Fleming descubre la penicilina, razón por la cual recibiría el Nobel en 1945. Esto ocurrió después de que sus placas con cultivos bacterianos se contaminaran con un hongo, el Penicillium. En esos cultivos contaminados con el moho pudo observar que
alrededor de las colonias de este microorganismo las bacterias del cultivo estaban muertas. De este modo descubrió que la penicilina era un antibiótico y más tarde aplicó esta propiedad del hongo en vacunas para humanos. En 1944 S.A. Waksman descubrió también la estreptomicina. Immunología: Metschnikov.
4.2.3. Los primeros ecólogos microbianos (padres de la microbiología del
suelo).
Sergei N. Winogradsky (1856- 1953 ) se dedicó al estudio de organismos que oxidan hierro, azufre y amonio (concepto quimiolitotrofía). Martinus W. Beijerinck (1851-1931) estudió los fijadores de nitrógeno. Para ello realizó procesos de aislamiento de Rhizobium y bacterias sulfatorreductoras (medios de enriquecimiento).
4.2.4. El descubrimiento de los virus.
Charles Chamberland (1851-1908) construye en 1884 un filtro de porcelana para bacterias. Filtra sus cultivos, pero observa que sus caldos se siguen contaminando y nombra por primera vez la existencia de unas entidades filtrables. En 1892 , Dimitri Ivanowski describe el agente filtrable de la enfermedad del mosaico del tabaco. En 1898 - 1900 , Beijerinck describe el agente del VMT como un virus (virus del mosaico del tabaco). En el mismo periodo Loeffler y Frosch describen un virus filtrable como causa de la glosopeda bovina. En 1900 , Walter Reed define un virus como causa de la fiebre amarilla. En 1915 , F.W. Twort y D’Herelle hablan por primera vez de bacteriófagos (virus que atacan bacterias, p. ej., el T4, usado mucho en biología molecular. 4.3. 1ª era Molecular. Descubriendo las bases de la vida ( 1950 - 1970 ).
4.3.1.Los descubrimientos moleculares.
En el siglo XX se desarrolla toda la biología molecular:
- 1928 , Griffith: transformación en Streptococcus pneumoniae.
- 1943 , S.E. Luria y Delbrück: mutación.
- 1944 , Avery y col.: el DNA es el material genético.
- 1946 , Beadle, Lederberg, y Tatum: conjugación en E. coli (Premio Nobel 1958 ).
- 1952 , Zinder y Lederberg: transducción bacteriana.
- 1969 , Temin, Baltimore & Dulbecco: retrovirus y transcriptasa inversa. (Griffith, Lederberg, Ochoa y Kornberg, Luria, Delbrück, Cohen y Boyer, Dulbecco, Baltimore).
El reino Protista se dividió en Protistas inferiores (procariotas) y Protistas superiores (eucariotas). 5.1. Diferencias entre procariotas y eucariotas. Procariotas: Eucariotas: 1 cadena DNA circular cerrada. Varias cadenas DNA lineales con proteínas asociadas. Ausencia de intrones. Presencia de intrones. RNA policistrónico. No RNA policistrónico. RNA no procesado. RNA procesado. Ausencia de membrana nuclear. Presencia de membrana nuclear. No orgánulos verdaderos. Orgánulos verdaderos. Ribosomas 70S (50S y 30S). Ribosomas 80S (60S y 40S). Nucléolo.
5.1.1. Sólo en procariotas:
5.1.1.1. Caracteres positivos estructurales.
- Pared celular de péptido-glicano o mureína que en Bacteria contiene ácido murámico.
- Flagelo bacteriano formado por una sola fibra helicoidal de flagelina.
- Presencia de vacuolas de gas.
- Presencia de órganos especiales: clorosomas y carboxisomas.
- Estructuras membranosas: fotosíntesis y fijación de nitrógeno.
5.1.1.2. Caracteres positivos fisiológicos y bioquímicos.
- Fijación de nitrógeno.
- Capacidad para crecer a elevadas temperaturas.
- Quimiolitotrofismo.
- Utilización de PHB (poli-beta-hidroxibutirato).
- Existencia de anaerobios obligados.
- Fotosíntesis en aerobios y anaerobios.
5.1.2. No aparecen en procariotas:
- Citoesqueleto (microtúbulos).
- No esteroles*. 5.2. ¿En qué se diferencian Bacteria y Archaea?
- Pared celular: Archaea no tiene ácido murámico.
- Lípidos de membrana: o Bacteria: enlaces ester AG no ramificados. o Archaea: enlaces éter, AG ramificados.
- Sensibilidad a antibióticos (Distintos ribosomas, RNA polimerasa).
- Metanogénesis: sólo en Archaea.
- Fotosíntesis oxigénica: sólo en Bacteria (y Eukarya).
- Fijación de nitrógeno y quimiolitotrofía: en ambas. Caracter Bacteria Archaea Pared celular Si. Si, no tiene ácido murámico. Lípidos de membrana Enlaces ester AG no ramificado. Enlaces éter, AG ramificados. Sensibilidad a antibióticos Metanogénesis No. Si. Fotosíntesis oxigénica Si (y en Eukarya). No. Fijación de nitrógeno y quimiolitotrofia. En ambas.
6. Características de los virus.
Definición clásica: parásitos intracelulares obligados de pequeño tamaño (filtrables) Nuevas entidades acelulares:
- Viroides: RNA monocatenario que causan enfermedades en plantas.
- Priones (Prusiner,1984): proteínas de pequeño tamaño.
6.1. Diferencias entre organismos celulares y virus.
Organismos celulares: Virus: DNA y RNA. Presencia de proteínas. Presencia de lípidos y polisacáridos. Presencia de enzimas. Sistema de generación de energía. DNA o RNA. Presencia de proteínas. Ausencia de lípidos (?) y polisacáridos. Ausencia de enzimas (o restringidos). Incapaz de producir energía.
