Introducción a la microbiología

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UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA

Objetivos

• Conocer

-Las diferentes aplicaciones de la microbiología

-Las características de los seres vivos

• Asimilar

-La microbiología avanza a medida que los microorganismos se involucran en más procesos

-Evolutivamente los organismos forman tres grandes dominios : Bacteria, Archaea y Eukarya. La clasificación es un proceso dinámico

• Comprenda y discuta- El solapamiento entre la microbiología, la botánica y la zoología

- La dinámica del pensamiento científico

- La importancia del conocimiento de la Microbiología y su incidencia en otros campos como: Medicina, Ecología e Industria

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UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA

Tema 1. Concepto y desarrollo histórico:

Microbiología y microorganismos. El descubrimiento de los microorganismos. Controversia de la generación espontánea. Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología. Ámbito y relevancia de la microbiología. La microbiología del Siglo XXI. Evolución y diversidad del mundo microbiano. LUCA (Last Universal Cell Ancestor). Principales grupos de microorganismos y su ubicación en las grandes divisiones de los seres vivos.

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¿Qué es la microbiología?

• El estudio de los organismos tan pequeños que no pueden ser observados a simple vista, es decir, microorganismos

• Dentro de microorganismos se incluyen agentes acelulares (virus, viroides, priones), arqueobacterias, bacterias, protozoos, algas, y hongos

Microbiología y microorganismos

Pero…..

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¿Qué es un ser vivo?Koshland, 2002, Science 295:2215

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Descubrimiento de los microorganismos

• Robert Hooke (1635 - 1703)– Describe y construye el

primer microscopio compuesto

• Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)– Primera persona que observó

y describió microorganismos de forma precisa

El descubrimiento de los microorganismos

Microscopio de Antony van

Leeuwenhoek

Microscopio de Robert Hooke

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La controversia de la generación espontánea

• Generación espontánea– Los organismos vivos pueden

desarrollarse de organismos no vivos o materia de descomposición

• Francesco Redi (1626-1697)– Demostró que era falsa en el caso

de animales grandes– Mostró que los gusanos que

aparecían sobre la carne en descomposición provenían de huevos de moscas

Controversia de la generación espontánea

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¿Pueden surgir mediante generación espontánea los microorganismos?

• John Needham (1713-1781)– Su experimento:

Extracto de carne de cordero hervida sellada

– resultado: el medio líquido se volvió turbio y contenía microorganismos

• Lazzaro Spallanzani (1729-1799)– Su experimento :

Extracto en una botella sellado hervido

– resultado: no crecían microorganismos


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Louis Pasteur (1822-1895)• Su experimento

– Introdujo solución nutritiva en un matraz

– Curvó los cuellos de los matraces

– Hirvió la solución – Dejó los matraces

expuestos al aire• resultado: no

crecieron microorganismos


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Golpe final a la teoría de la generación espontánea• John Tyndall (1820-1893)

– Demostró que el polvo transportaba microorganismos

– Demostró que en ausencia de polvo los medios de cultivo permanecían estériles, incluso si estaban directamente expuestos al aire

– También proporcionó evidencias de formas de bacterias excepcionalmente resistentes al calor


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¿Qué impulsa el estudio de la microbiología?

– El papel de los microorganismos en las enfermedades

– El desarrollo de técnicas para el estudio de los microorganismos patógenos

– Estudios inmunológicos– La microbiología industrial y la ecología

microbiana– La biotecnología

Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

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El papel de los microorganismos en las enfermedades

• El reconocimiento no fue inmediato• El descubrimiento de la relación

microorganismo/enfermedad dependió del desarrollo de técnicas para el estudio de los microbios

• Una vez establecido, dio lugar al estudio de las defensas del huésped, la inmunología


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Reconocimiento de la relación entre los microorganismos y las enfermedades

• Agostini Bassi (1773-1856)– Mostró que la enfermedad de los gusanos

de seda estaba causada por un hongo


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Más evidencias…• M. J. Berkeley (ca. 1845)

– Demostró que la roya de la patata de irlanda estaba causada por un hongo

• Louis Pasteur– Mostró que la enfermedad de

la pebrina de los gusanos de seda estaba causada por un protozoo (Nosema bombycis)


Phytophthora infestans

Patata infectada

Nosema bombycis

Esporas

Gusano enfermo

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Otras evidencias…

• Joseph Lister (1827-1912)– Proporcionó evidencias indirectas de que los

microorganismos eran los agentes causantes de enfermedades

– Desarrollo un sistema de cirugía aséptica con el fin de evitar que los microorganismos infectasen las heridas (esterilizaba con calor, aplicaba fenol en vendajes, y en aerosoles)

– Sus pacientes tenían menos enfermedades postoperatorias


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La prueba definitiva ….

• Robert Koch (1843-1910)– Estableció la relación entre Bacillus anthracis

y el carbunco (anthrax)– Usó criterios desarrollados por su profesor

Jacob Henle (1809-1895)– Estos criterios se conocen actualmente como

los postulados de Koch• Todavía se emplean actualmente para establecer

la relación entre un microorganismos particular y una enfermedad


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Los postulados de Koch• El microorganismo causal debe estar

presente en cada caso de enfermedad, pero ausente en los organismos sanos.

• Hay que aislar y desarrollar en cultivo puro al organismos sospechoso.

• Al inocular el microorganismo aislado en un huésped sano, se debe desarrollar la misma enfermedad.

• El mismo microorganismo debe aislarse de nuevo a partir del huésped enfermo


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Desarrollo de técnicas para estudiar los patógenos microbianos• El trabajo de Robert Koch dió lugar al

descubrimiento y desarrollo de:– El agar– Las placas Petri– El caldo nutritivo y el agar nutritivo– Métodos para aislamiento de microorganismos


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Otros desarrollos …

• Charles Chamberland (1851-1908)– Desarrollo el filtro bacteriano de

porcelana

– Empleado para aislar el primer virus estudiado (el virus del mosaico del tabaco)


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Estudios inmunológicos

• Edward Jenner (ca. 1798)– empleo el procedimiento de vacunación

para proteger a los individuos frente a la viruela (smallpox)

NOTA: Esto fue anterior al reconocimiento de los microorganismos como agentes causantes de las enfermedades


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Otros desarrollos…

• Pasteur y Roux– Observaron que incubando sus cultivos de

cólera de gallina durante intervalos largos de tiempo entre cada transferencia se atenuaban las bacterias. Perdían su capacidad para generar la enfermedad

• Pasteur y sus colaboradores– Desarrollaron vacunas contra la cólera del

pollo, el carbunco (anthrax) y la rabia


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Microbiología industrial y ecología microbiana

• Louis Pasteur– Demostró que la fermentación

alcohólica y otras fermentaciones eran el resultado de la actividad microbiana

– Desarrollo el proceso de pasteurización para conservar el vino durante su almacenamiento


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• Sergei Winogradsky (1856-1953) y Martinus Beijerinck (1851-1931)– Estudiaron los microorganismos del suelo y

descubrieron numerosos procesos metabólicos interesantes (ej., la fijación de nitrógeno)

– Pionero en el empleo de medios enriquecidos y medios selectivos

Microbiología industrial y ecología microbiana


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Ámbito y relevancia de la microbiología

• Importancia de los microorganismos– Primeros seres vivos del planeta– Viven allí donde la vida es posible– Más numerosos que cualquier otro grupo de

organismos y constituyen la mayor biomasa terrestre

– El ecosistema global depende de su actividad– Influye la sociedad humana de muchas

formas


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La microbiología es una ciencia básica• Los microbiólogos estudian la biología de

los microorganismos desde un punto de vista básico– Ej. Morfología microbiana– Ej. Fisiología microbiana– Ej. Genética microbiana

• La comprensión de los microorganismos ha mejorado la comprensión de otros organismos.


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La microbiología también es una ciencia aplicada• Microbiología médica

• Inmunología

• Microbiología alimentaria y de productos lácteos

• Microbiología y salud pública

• Microbiología industrial

• Microbiología agrícola


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EL FUTURO DE LA MICROBIOLOGÍA:

Retos y oportunidades de los futuros microbiólogos

• Nuevas enfermedades infecciosas

• Mejora y desarrollo de nuevos procesos industriales

• Diversidad y ecología microbiana– Menos del 1 % de los organismos

terrestres han sido cultivados

La microbiología del siglo XXI

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Más restos y oportunidades…• Estudio de biofilms• Análisis de genomas• Los microorganismos como sistemas

modelo• Valoración e implicaciones de nuevos

procesos y tecnologías• La biología como sistema• Microbiología evolutiva


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La vida como sistemaLa vida como sistemaLife‘s Complexity Pyramid (Oltvai-Barabasi, Science 10/25/02)

Componentes

Bloques

Módulos funcionales

Sistema


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Algunas preguntas por responder…..

• ¿Cómo es el árbol evolutivo de la vida? • ¿Cuántas especies hay en la tierra?• ¿Qué es una especie?• ¿Por qué la transferencia lateral de genes

es tan común?• ¿Quién fue LUCA?• ¿Podremos entender la vida como

sistema?


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Lynn Margulis

LUCA (Last Universal Cell Ancestor)

Según el tipo de célula los organismos de dividen en:

– Células procariotas• En general son morfológicamente

simples• En general carecen de núcleo

rodeado de membrana• Incluye los dominios Bacteria y

Archaea– Células eucariotas

• En general son morfológicamente más complejos

• Tienen un núcleo rodeado de membrana

• Incluye a los protozoos, algas, hongos, plantas y animales

La teoría de la evolución sugiere la existencia de un ancestro común tanto de eucariotas como de procariotas. – A este ancestro se le denomina LUCA– Este ancestro debería contener todas las características comunes de los organismos actuales

Evolución del mundo microbiano

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S. XXI: La controversia del diseño inteligente

• La teoría del diseño inteligente sostiene que algunas características del universo y de los seres vivos se explican mejor por una causa inteligente en lugar de un proceso indirecto como la selección natural


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• La biología clásica divide los seres vivos en 5 reinos– Monera (también llamados Procaryotae)– Protista– Fungi– Animalia – Plantae

Evolución y diversidad del mundo microbiano

Miembros del mundo microbiano

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Miembros del mundo

microbiano• Desde un punto de

vista evolutivo los organismos se dividen en 3 dominios

– Archaea: Arqueobacterias

– Bacteria (also named Eubacteria): Bacterias

– Eukarya: Eucariotas


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• Por cualquier criterio –biomasa o número de organismos – la vida en la tierra es microscópica

• La biodiversidad real de la tierra es invisible (microscópica)– Los microorganismos muestran la mayor diversidad

filogenética– Los microorganismos muestran el mayor repertorio

metabólico– Los microorganismos muestran la mayor diversidad

ambiental

Biodiversidad microbianaDiversidad del mundo microbiano

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LOS MIEMBROS DEL MUNDO MICROBIANO SE

ENCUENTRAN EN 3 REINOS

– Monera (También llamados Procaryotae)– Protista– Fungi


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2 Tipos celulares 3 Dominios 5 reinos

Procariota Archaea Monera Ámbito de la microbiologíaBacteria

Eucariota Eucarya Protista

Fungi

Animalia

Plantae

Resumen


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