Tema 1 - Micro General

8/18/2019 Tema 1 - Micro General

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Microbiología

Ciencia que estudia a los microorganismos y sus actividades. Estudia sus características:

1. Fisiológicas: tamaño, forma y estructura; morfología.

2. Reproducción y metabolismo.

3. Aislamiento, identificación y control.

4. Genética.

5.

Efectos beneficiosos y perjudiciales.6.

Transformaciones químicas y físicas del medio.

Los microorganismos se encuentran distribuidos en una gran diversidad de grupos taxonómicos que incluyen:

1. Eubacteria: bacterias verdaderas.

2. Arqueobacterias: Aquellas que pueden encontrarse en condiciones extremas de temperatura, acidez, etc.

Tienen diferente composición en la membrana y pared celular que las eubacterias.

3. Protistos: Incluyen a los hongos, donde se encuentran dos grandes grupos; los mohos y las levaduras.

La gran similitud de estos grupos taxonómicos que podemos encontrar está en su composición química. Todos

poseen mínimamente: ARN, ADN y proteínas.

DESARROLLO HISTÓRICO

El desarrollo histórico se dio en cuatro períodos que comienzan a finales del siglo XIX por la confluencia de una serie

de procesos metodológicos que habían comenzado a incubarse en siglos anteriores.

1.

PRIMER PERÍODO: desde la antigüedad hasta los primeros microscopistas.

2.

SEGUNDO PERÍODO: desde 1675 con el descubrimiento de los microorganismos por Antoine Van Leewenhoek,

hasta la mitad del siglo XIX.

3. TERCER PERÍODO: desde el cultivo de microorganismos hasta finales del siglo XIX (época de Pasteur y Koch).

4. CUARTO PERÍODO: desde principios del siglo XX hasta la actualidad.

EVENTOS HISTÓRICOS

EL DEBATE SOBRE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA:

La generación espontánea es una creencia en la formación espontánea de seres vivos a partir de materia sin

vida, la cual ha tenido una larga existencia.

Gracias a los experimentos de Redi, se dio un paso para que se abandonase esta doctrina aplicada a

animales. Redi demostró que los gusanos que se desarrollaban en la carne en putrefacción se deben a las

larvas de moscas y que nunca aparecen si se coloca la carne dentro de una vasija cerrada que impida que as

moscas depositen sus huevos.

Otro de los hechos era la generación espontánea de microorganismos en infusiones orgánicas, que gracias a

Spallanzani se prueban erróneos. Spallanzani demostró que el calentamiento podía evitar la aparición deanimáculos en las infusiones y llegó a la conclusión de que éstos eran llevados por el aire hasta las

infusiones.

LOS EXPERIMENTOS DE PASTEUR

Louis Pasteur encontró la relación que existe entre el desarrollo de los microorganismos y los cambios

químicos que experimentan las infusiones orgánicas. Determinó que los microorganismos son los causantes

de los cambios químicos.

Pasteur derriba definitivamente la teoría sobre la generación espontánea al realizar experimentos con

frascos abiertos al aire con largos cuellos curvados, de manera que los gérmenes no pudieran ascender por

él. Demostró que las infusiones podían permanecer estériles en estos matraces con cuello de cisne, mientras

ésta no entrase en contacto con el cuello o este último se rompiese.

LOS EXPERIMENTOS DE TYNDALL

John Tyndall llevó a cabo una serie de experimentos con infusiones de carne y verduras frescas, logrando

una esterilización satisfactoria al colocar tubos con estas infusiones durante 5 minutos en un baño de


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salmuera en ebullición. Sin embargo, al llevar a cabo la misma experiencia con infusiones de heno seco, el

sistema de esterilización no funcionó.

Luego de muchos experimentos, Tyndall se dio cuenta de lo que sucedía; el heno seco contenía esporas de

bacterias, mucho más resistentes al calor, y como resultado del heno en su laboratorio, el aire había

quedado infectado. La existencia de estas formas microbianas de reposo fue confirmada luego por

Ferdinand Cohn.

Tyndall desarrolló un método de esterilización por calentamiento discontinuo, el cual consistía en sucesivas

ebulliciones con respectivos tiempos de descanso entre ellas para que las esporas germinaran y perdieran suresistencia al calor.

EL DEBATE SOBRE LOS FERMENTOS

Se desarrollaron dos teorías sobre el origen de las fermentaciones: una química (la fermentación y

putrefacción como procesos puramente químicos y sencillos) y una biológica (los procesos fermentativos

como resultado de la actividad microbiana).

Pasteur es llamado a resolver un problema de las destilerías de Lille (alcohol de remolacha) y encontró que la

fermentación alcohólica había sido remplazada por otro proceso que convertía al azúcar en ácido láctico. Las

levaduras habían sido reemplazadas por bacilos y esferas mucho más pequeños.

Tras estudios de muchos procesos fermentativos, Pasteur logró demostrar que cada fermentación iba

acompañada del desarrollo de un tipo específico de microorganismo.

Durante sus estudios sobre la fermentación butírica, Pasteur descubrió la existencia de formas de vida que

solo pueden vivir en ausencia de oxígeno molecular.

El trabajo de Pasteur mostró que las fermentaciones son procesos vitales, que desempeñan una función de

importancia fisiológica fundamental para la vida de muchas células.

El desarrollo posterior de los conocimientos acerca de la naturaleza de la fermentación surgió de una

observación accidental hecha por Buchner, quien al intentar conservar un extracto de levadura, preparado

moliendo células de levadura con arena, añadió una gran cantidad de azúcar y como consecuencia se

desprendieron grandes cantidades de dióxido de carbono acompañado por la formación de alcohol.

Este descubrimiento de Buchner inició el desarrollo de la moderna bioquímica: el análisis detallado del

mecanismo de la fermentación alcohólica libre de células sirvió para demostrar que este complejo proceso

metabólico puede ser interpretado como resultado de una sucesión de reacciones químicamenteinteligibles, cada una catalizada por una enzima específica.

AVANCES TÉCNICOS

CULTIVO PURO

Al inocular una población microbiana mixta, predomina el microbio que puede desarrollarse más rápido bajo

las condiciones dadas. Como resultado del crecimiento y sus actividades químicas, la composición del medio

cambia y favorece el desarrollo de un segundo microorganismo, el cual va reemplazando al primero como

predominante.

Se desarrollaron dos teorías sobre la forma de los microorganismos: el pleomorfismo y el monomorfismo.

El pleomorfismo sostenía que los microorganismos tenían la capacidad de variar sus aspectos morfológicos ysus funciones fisiológicas, siendo la naturaleza del medio ambiente la que determina la forma y la función.

En el monomorfismo se suponía que os microorganismos presentaban una constante y específica forma y

función.

Koch se dio cuenta de que el desarrollo de técnicas para la obtención de cultivos puros era esencial para el

desarrollo de la nueva ciencia. Realizó experimentos utilizando superficies estériles de patatas cortadas, que

colocaba en vasijas estériles cubiertas con un vidrio y luego las inoculaba con bacterias. No era buen medio

nutritivo, superficie húmeda favorecía movilidad, medio opaco que dificultaba la visibilidad.

Koch concibió la idea de que sería mejor solidificar algún medio líquido ya conocido, añadiendo alguna

sustancia transparente.

Añadió gelatina a los medios de cultivo líquidos. Proteína susceptible a la digestión por bacterias, bajatemperatura de fusión.

Se introdujo el agar, polisacárido complejo que se extrae de las algas rojas.

Creación de las cajas de Petri.


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Necesitaban medios de cultivo específicos para los tipos de bacterias que querían aislar. Pensaban que sus

experimentos tendrían más éxito cuanto más se pareciesen sus medios de cultivo al hospedador de las

bacterias. Esto llevo a la introducción de infusiones y extractos de carnes a los medios. El caldo nutritivo y el

agar nutritivo fueron el resultado de los experimentos de Koch en este sentido.

Para el aislamiento y el estudio de los diversos tipos biológicos de microorganismos que existen en la

naturaleza, Winogradsky y Beijerinck desarrollaron una técnica nueva y muy importante la técnica del cultivo

de enriquecimiento.

MIROSCOPIOS Y TÉCNICAS DE TINCIÓN Koch colabora con la industria alemana del vidrio y con ayuda de un experto en óptica desarrolla las lentes

cromáticas mejoradas.

Con la colaboración de Abbé y Koch logran la iluminación del microscopio con condensador.

Koch junto con la industria óptica Carl Zeiss desarrollan el objetivo de inmersión.

Koch colabora con la industria química BASF y se logra la tinción para observar bacterias (azul de metileno,

fuchsina, violeta de geneciana, etc).

Ziehl y Neelsen desarrollan la tinción diferencial.

Hans Gram desarrolla la tinción diferencial de Gram.

PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS

Pasteur es llamado a Provenza para resolver una enfermedad del gusano de seda (pebrina). Demostró que la

enfermedad era causada por microorganismos.

Davaine descubre que la sangre de ganado afectado por carbunco contiene grandes cantidades de microorganismos

de forma bacilar.

Koch con su técnica de cultivo puro aísla y propaga experimentalmente por primera vez una bacteria patógena (la

responsable del carbunco o ántrax). Toma las primeras microfotografías de Bacillus anthtracis teñido con azul de

metileno y confirma que presenta una fase resistente.

Dejó en claro que las bacterias siempre aparecían en los animales que padecían esta enfermedad y que la

enfermedad se podía reproducir experimentalmente al reinocular bacilos a animales del laboratorio.

Basándose en estos experimentos, Koch postula los siguientes criterios para demostrar que cada tipo de bacteria

produce una enfermedad específica:

1. El agente patógeno debe estar presente en los individuos enfermos.

2. El microorganismo debe poder aislarse del huésped enfermo en cultivo puro.

3.

El microorganismo crecido en cultivo puro, al inocularse en animales sanos, induce en ellos la enfermedad.

4.

De estos animales experimentales inoculados y ya enfermos, se puede volver a aislar el microorganismo.

La escuela de Koch aísla numerosos agentes patógenos: Cólera, Difteria, Tétanos, Neumonía, Meningitis, Peste,

Sífilis. Y también desarrolla el principio de especificidad biológica del agente infeccioso: Cada enfermedad infecciosa

específica está causada por un tipo de bacteria diferente.

La escuela francesa en el Instituto Pasteur se concentró en el estudio de: Procesos infectivos, inmunidad del

hospedador y obtención de vacunas para contribuir a la inmunología.

ASEPSIA – Q UIMIOTERAPIA

Con la introducción de la anestesia comenzaron a surgir infeccionesquirúrgicas; el cirujano Lister desarrolló métodos

para evitar el acceso de microorganismos a las heridas en las operaciones, mediante la esterilización de los

instrumentos utilizando fenol y sales de mercurio.

Q UIMIOTERAPIA

Domagk descubre que el rojo de prontosilo era efectivo contra el neumococos. Tiempo después se crearon las

sulfamidas (de menor toxicidad).


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Es una manera de controlar las enfermedades infecciosas producidas por microorganismos, con la utilización de

productos químicos que poseen una toxicidad selectiva para os microorganismos patógenos.

ANTIBIOTERAPIA

Fleming obtiene un extracto crudo de penicilina (del hongo Penicillium notatum) que luego es purificada por Chain y

Florey y utilizada en la segunda guerra mundial. Tiempo después se descubre la estreptomicina que fue el primer

fármaco utilizado en el tratamiento contra la tuberculosis.

Tras la guerra, se descubren numerosos antibióticos producidos sobre todo por Actinomicetos.

Es el uso terapéutico de antibióticos, los cuales son compuestos sintetizados y excretados por ciertos

microorganismos. Son selectivamente tóxicos para otros microorganismos.

RAMAS DE LA MICROBIOLOGÍA

- Microbiología Veterinaria

- Microbiología Ambiental

-

Microbiología Evolutiva

-

Microbiología Industrial

-

Aeromicrobiología- Microbiología de los Alimentos y del Agua

- Microbiología Espacial

Subdisciplinas y otras disciplinas relacionadas:

-

Bacteriología = Bacterias

- Virología = Virus

- Micología = Hongos

- Parasitología = Parásitos

-

Ficología = Algas

-

Protozoología = Protozoos

-

Micobacteriología = Micobacterias

MICROBIOLOGÍA EN LA CARRERA

Establecemos nuestro enfoque en dos tipos principales de microorganismos: los perjudiciales y los beneficiosos.

Dentro de los PERJUDICIALES encontramos a los ALTERANTES y a los PATÓGENOS. Los ALTERANTES son aquellos que

modifican las propiedades organolépticas de los alimentos. Los PATÓGENOS son aquellos microorganismos que

producen enfermedades, pero sólo algunas son transmitidas por alimentos. Estos últimos pueden causar infecciones,

intoxicaciones o toxiinfecciones.

Los microorganismos BENEFICIOSOS son aquellos de uso biotecnológico, utilizados en la industria para produciralimentos fermentados, enzimas, ácidos, alcoholes, etc., o para el tratamiento de efluentes industriales.

DIVISIÓN DE LOS SERES VIVOS

MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR

UNICELULARES: Abarca a los organismos más sencillos, que tienen una sola célula. Los organismos son

pequeños y caen en la categoría de microorganismos. Abarca a las bacterias, protozoos, algas y algunos

hongos (levaduras).

MULTICELULARES: Constan de muchas células unidas entre sí. Abarca a los organismos multicelulares de

dimensión microscópica, formados por células iguales dispuestas en forma de filamentos y a los organismos

de gran complejidad con células específicas.

CENOCÍTICOS: Son organismos que no están compuestos por subunidades celulares separadas unas de otras

por sus membranas limitantes, sino que presentan un citoplasma plurinucleado que es contínuo en todo el

organismo. Característico en la mayoría de los hongos y alagas.


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DIVISIÓN DE LOS ORGANISMOS

En el comienzo de la historia los biólogos reconocieron dos reinos primarios de organismos: el Animalia y el Plantae.

Esta división fue satisfactoria pero solo tuvieron en cuenta a los organismos multicelulares.

La división se determinó mediante características estructurales y funcionales de los miembros que la forman:

Plantas Animales

Caracteres Funcionales FUENTE DE ENERGÍA

FUENTE DE CARBONO FACTORES DE CRECIMIENTO

LOCOMOCIÓN

Luz

CO2 NingunoAusente

Compuestos Orgánicos

Compuestos OrgánicosComplejoPresente

Caracteres Estructurales PARED CELULAR CLOROPLASTOS

MODO DE CRECIMIENTO

PresentePresentes

Abierto

AusenteAusentesCerrado

UBICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

Teniendo como base la capacidad del movimiento y la capacidad fotosintética, los microorganismos fueron, en un

principio, distribuidos en los reinos animal y vegetal. Dentro del reino vegetal fueron a parar las algas inmóviles yfotosintéticas, así como también los hongos inmóviles a pesar de que no son fotosintéticos. Los microorganismos

móviles se reunieron como INFUSORIOS dentro del reino animal.

Esta distribución de los microorganismos no perduró debido a que los Infusorios eran un grupo muy heterogéneo.

Presentaba microorganismos multicelulares (metazoos) y unicelulares, los cuales a su vez se dividieron en dos

grupos; protozoos (reino animal) y bacterias (reino vegetal). Además, mediante estudios, se encontró que los

protozoos reunían características del tipo animal y otros del tipo vegetal. Es por esto que se llegó a la conclusión de

que el mundo viviente no podía dividirse sólo en dos reinos.

REINOS PROPUESTOS POR HAECKEL

Haeckel propone un tercer reino, los protistos, que se diferencian del resto por tener una organización biológicarelativamente sencilla. Los protistos incluían a los protozoos, algas, hongos y bacterias.

PROPIEDADES VEGETALES ANIMALES PROTISTAS

Multicelulares,diferenciación de célulasy tejidos.

- Plantas con semillas- Helechos- Musgos y hepáticas

- Vertebrados- Invertebrados

Unicelulares, cenocíticoso multicelulares, poca oninguna diferenciación decélulas y tejidos.

- Algas- Protozoos- Hongos- Bacterias

SUBDIVISIONES ACTUALMENTE RECONOCIDAS

Con el desarrollo del microscopio electrónico se pudieron diferenciar dos clases de células radicalmente diferentes.

La más compleja, la célula eucariota, es la unidad estructural en vegetales, animales, metazoos y hongos.

La menos compleja, la célula procariota, es la unidad estructural en dos grupos microbianos, las eubacterias y las

arqueobacterias, un grupo heterogéneo de microorganismos procarióticos pero con composición química celular

muy diferente (especialmente en la composición de la membrana).

Sobre la base de la estructura y función celular es posible distinguir tres grupos: los eucariontes, eubacterias y

arqueobacterias.


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GRUPO ESTRUCTURA CELULAR PROPIEDADES GRUPOS CONSTITUYENTES

EUCARIONTES Eucariota - Multicelular condiferencia en células ytejidos.

- Unicelular, cenocítico omiceliares, pocadiferencia en células ytejidos.

-

Vegetales- Animales

- Protistas (algas,hongos, protozoos).

EUBACTERIAS Procariota Composición químicacelular similar a la de laseucariotas.

-

Mayoría de lasbacterias

ARQUEOBACTERIAS Procariota Composición químicacaracterística.

-

Metanógenos- Halófilos- Termoacidófilos

MICROORGANISMOS

Los microorganismos no pueden verse a simple vista, al menos en parte de su ciclo, ya que su tamaño es

microscópico. Son organismos unicelulares, es decir, viven como células aisladas. Son del tipo procariota (bacterias,algunos hongos y algas verdeazuladas) y del tipo eucariota (hongos, algas y protozoos).

MODO DE ESTUDIO

Los microorganismos se estudian mediante dos modos: uno macroscópico y uno microscópico.

En el estudio macroscópico, el cultivo, se hace crecer a los microorganismos en condiciones bien definidas, pudiendo

realizar distintos tipos de cultivos: puro (una sola clase de microorganismo), mixto (más de una clase) o bimembre

(solo dos clases). Mediante un cultivo se puede estudiar el tamaño, la forma, el color y la estructura de las

poblaciones o colonias.

El estudio microscópico es el que se realiza mediante el uso de un microscopio. Gracias a este estudio podemosanalizar el tamaño, la forma y las estructuras a nivel individuo.

PREPARACIÓN DEL CULTIVO

1. Preparación del medio

2. Inoculación

3. Incubación

4. Observación macroscópica

5.

Observación microscópica

MICROSCOPÍA ÓPTICA

Se puede observar forma, disposición de células, diferenciación según Gram, etc.

MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA

Se puede observar estructura interna y externa, diferenciación molecular, estructura de la membrana

citoplasmática, estructura del citoplasma, sistemas de membranas citoplasmáticas, elementos citoesqueléticos,

estructura del cromosoma y genóforo.

MICROORGANISMOS PROCARIOTAS

Tamaño: desde 0,5µm de ancho x hasta 4µm de largo.

Forma: Las bacterias pueden presentar distintas formas. Cocos (pueden formar estreptococos, tétradas, sarcinas,

estáfilos), Bacilos, Espirilos.


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Cuando el microorganismo es pequeño puede tomar mejor los nutrientes del medio y desechar residuos.

Intercambio más eficiente y permite mayor velocidad metabólica.

ESTRUCTURA CELULAR

-

CÁPSULA: Material mucoso dispuesto de forma compacta alrededor de la

célula, compuesto por polisacáridos, polipéptidos o compuestos de

polisacáridos y proteínas. La cápsula es hereditaria y tiene valor de

supervivencia para el individuo.- MEMBRANAS INTERNAS: Contienen una estructura especial llamada

mesosoma que interviene en la duplicación del ADN y división de la bacteria.

En la membrana plasmática, además de mantener el medio interno, residen

enzimas que sintetizan los componentes de la pared celular. Pueden cumplir

otras funciones según de que tipo de organismo sea; en fotosintéticos la

membrana interna contiene pigmentos y enzimas de la fotosíntesis, por

ejemplo.

- INCLUSIONES: Gránulos de reserva; de glucógeno, de polifosfato, ácido

polihidroxibutírico (carbono y energía) u gotitas lipídicas.

-

FLAGELOS: Prolongaciones largas y delgadas unidas a la célula por un

extremo, formados por flagelina, y que no están rodeados por membrana.

Según disposición y número: Monótrico, Lofótrico, Anfítrico, Perítrico.

-

FIMBRIAS: Son extensiones de la pared celular, hereditarias. Existen

distintos tipos, que cumplen funciones diferentes: unos les permiten sujetarse a las superficies y otros

proporcionan la penetración de virus y el intercambio con el exterior. Otras sirven para la reproducción,

mediante el intercambio de ADN.

ESPORAS BACTERIANAS

Se forman en el interior de la célula cuando ésta se encuentra en condiciones adversas, la disponibilidad de

nutrientes dispara la germinación y su crecimiento. Están formadas por ADN y citoplasma de la bacteria. Son capaces

de soportar condiciones extremas de sequedad, altas temperaturas, agentes químicos y radiaciones. Son producidas

principalmente por los géneros Bacillus y Clostridium. Su localización es utilizada para la identificación de la célula y

clasificación. Pueden ser deformantes o no deformantes. Terminales, subterminales o centrales.

MICROORGANISMOS PROCARIOTAS VS EUCARIOTAS

ELEMENTOS PROCARIOTA EUCARIOTA

ENVOLTURA NUCLEAR Ausente (membrana nuclear) Presente

ADN Desnudo, cadena doble circular,cerrado covalentemente.

Lineal, asociado a proteínas.

CROMOSOMAS Único Múltiples

NUCLEOLOS Ausente PresenteDIVISIÓN Fisión binaria Mitosis o Meiosis

RIBOSOMAS 70 s 80 s

ENDOMEMBRANAS Ausentes Presentes

MITOCONDRIAS Ausentes Presentes

CLOROPLASTOS Ausentes Presentes (células vegetales)

PARED CELULAR No celulósica Celulósica en vegetales

EXOCITOSIS Y ENDOCITOSIS Ausente Presente

CITOESQUELETO Ausente (no hay corrientescitoplasmáticas)

Presente y hay corrientescitoplasmáticas.


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TAXONOMÍA

Ciencia de la clasificación de los seres vivos, la cual estructura los microorganismos en grupos, taxones, en base a su

similitud. Consiste en dos subdisciplinas; la nomenclatura que asigna nombre a los taxones y la identificación que

determina a que taxones pertenece un organismo que se aísla.

La taxonomía suele confundirse con los estudios de identificación, pero debemos saber que en una identificación lo

que se hace es:

- Comparar con especies conocidas

- Asignar una especie

- Caracterizar por número limitado de tests adecuados al problema

Es entonces que si no se identifica el organismo, se realiza un estudio taxonómico que se basa en:

- Una caracterización exhaustiva

-

Aplicación de teorías y métodos de clasificación

-

Formación de grupos taxonómicos

-

Nomenclatura

ESPECIE

Unidad taxonómica básica, la cual es un grupo de cepas que tienen un alto grado de similitud en sus propiedades y

que difieren en forma significativa de otros grupos de cepas.

Se caracterizan por una combinación de características fenotípicas y genotípicas.

CEPA

Poblaciones de organismos que descienden de un único organismo.

RANGOS TAXONÓMICOS

Los grupos taxonómicos de las distintas especies se van agrupando sucesivamente en una serie, llamada ordenación jerárquica, porque cada categoría agrupa a un número de unidades taxonómicas basándose en el número de

propiedades compartidas.

Taxones:

Dominio

Phylum

Clase

Familia

Género

Especie

Subespecie

SISTEMA BINOMIAL DE NOMENCLATURA

Este sistema establece que cada especie biológica lleva un nombre en latín que consiste en dos palabras. La primera

indica el grupo (género) y la segunda palabra indica la especie de ese género. La primera letra del nombre genérico

va con mayúscula y todo el resto en minúscula y cursiva. Escherichia (nombre genérico) coli (nombre específico). El

nombre genérico se puede abreviar si no provoca confusiones: E. coli.

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