Microbiología General

Organización y enfoque de la asignatura

Integración de las actividades teórico-prácticas

Nivel creciente de exigencia, profundidad e integración de contenidos

Observación, investigación, realización de informes, planteo y resolución de problemas prácticos

Análisis crítico de la información recibida

Contenidos: estructura, genética, diversidad microbiana, crecimiento bacteriano y su control.

Que los alumnos aprendan:Principios generales de estructura y función de células

procarióticas Principios generales de clasificación y diversidad de

microorganismos, procesos bioquímicos que ocurren en ellos y bases genéticas del crecimiento y evolución microbiana

Mecanismos de intercambio y adquisición de información genética en bacterias; causas, consecuencias y uso de las mutaciones.

Métodos de control del crecimiento microbiano. Antibióticos y resistencia

Usos de microorganismos en alimentación, agricultura, procesos industriales y biotecnológicos.

Relación huésped-parásito, evasión de la respuesta inmune y patogenia

Objetivos

Organización y enfoque de los Trabajos Prácticos

Seminarios de Trabajos Prácticos

Fundamentos teóricos

Discusión de cuestionarios y trabajos científicos

Ejercicios de Laboratorio

Explicación de metodologías

Instrucciones detalladas

Grupos de trabajo

EvaluaciónParcialitos

Informes de Trabajos Prácticos

Parcial de laboratorio

Ciencia biológica básica: suministra algunas de las herramientas de investigación más versátiles para determinar la naturaleza de los procesos característicos de la vida. Ya que las células microbianas comparten con los organismos pluricelulares muchas propiedades bioquímicas, alcanzan elevadas densidades de población y son fácilmente manipulables para estudios genéticos, lo que los convierte en modelos adecuados para comprender funciones celulares en animales y plantas

Ciencia biológica aplicada: en campos diversos como medicina, salud pública, agricultura e industria (empleo de microorganismos cultivados a gran escala en la elaboración de productos comerciales de alto valor agregado), microbiología alimentaria etc.

Período especulativo (desde la antigüedad hasta primeros microscopios) Primeros microscopistas (1675 -mediados del s. XIX) Cultivo de microorganismos (hasta finales del siglo XIX) Siglo XX hasta la actualidad: Disciplinas y ciencias relacionadas: Inmunología Virología, etc

Etapas históricas de la Microbiología

Período especulativo

Enfermedades infecciosas “miasmas” “humores”Lucrecio (s. I a. C.): “semillas de enfermedad”Frascatorius (1546): gérmenes vivos Alimentos y bebidas fermentados (queso, leches fermentadas, vino, cerveza, etc)

Los primeros descubrimientos

Antonij van Leeuwenhoek: Microscopio simple Descubrimiento de los microorganismos (“animálculos” en gota de estanque, 1675) Describe bacterias (1683) Describe protozoos

Robert Hooke: Microscopio compuesto Describe hongos filamentosos (1667)

Primeros dibujos de bacterias (Leeuwenhoek, 1683)

El debate sobre la generación espontánea

Aristóteles Redi (1668): experimentos que descartan la

generación espontánea de animales “Omne vivo ex ovo”

Spallanzani vs. NeedhamLos experimentos se interpretan

erróneamente (Needham) como que al calentar los frascos el aire pierde su “fuerza vital” (vitalismo)

La solución de Pasteur

Experimentos con frascos abiertos al aire dotados de largos cuellos curvados (“cuellos de cisne”). Una vez llevados a ebullición, solamente aparecen microorganismos si el líquido alcanza el cuello curvo

Las fermentaciones

Dos teorías sobre el origen de las fermentaciones: química y biológica

Pasteur (1857) es llamado a resolver un problema de las destilerías de Lille 1857: bacterias que producen ferm. láctica 1860: levaduras producen ferm. alcohólica

Descubre la fermentación butírica y la vida en ausencia de aire (anaerobiosis) Reconciliación de las dos teorías: Buchner aísla un preparado libre de células (zimasa) de levadura

Cultivos puros

Dos teorías sobre forma de microorganismos: pleomorfismo y monomorfismo

Su resolución dependió de cultivos puros (laboratorio de Robert Koch) Medios sólidos a base de rodajas de papa Medios sólidos a base de gelatina Medios sólidos a base de agar-agar

Petri (en el laboratorio de Koch) inventa la placa que lleva su nombre Medios de enriquecimiento y medios diferenciales (Beijerink, Winogradsky

Microscopía y tinciones

Koch colabora con la industria alemana del vidrio (Schott) y pide ayuda a expertos en óptica (Abbé, Zeiss) Lentes acromáticas mejoradas Iluminación inferior con condensador

Objetivo de inmersión (1878) Koch colabora con industria química BASF:

Tinciones para observar bacterias (azul de metileno, fuchsina, violeta de genciana, etc), 1877 y siguientes Ziehl y Neelsen: tinción diferencial AAR (1883) Hans C. Gram: tinción diferencial Gram (1884)

Teoría microbiana de las enfermedades

• Pasteur es llamado a Provenza para resolver una enfermedad del gusano de seda (pebrina)

• En 1869 identifica al protozoo Nosema bombyciscomo el responsable

• Davaine (1863-1868): la sangre de ganado afectado por carbunco contiene grandes cantidades de microorganismos

Koch (1876): con su técnica de cultivo puro aísla y propaga experimentalmente por primera vez una bacteria patógena (la responsable del carbunco o ántrax) Primeras microfotografías de Bacillus anthtracisteñido con azul de metileno Confirma que esta bacteria presenta una fase resistente (endosporas) La enfermedad se puede reproducir experimentalmente al reinocular bacilos a animales de laboratorio

Teoría microbiana de las enfermedades

Teoría microbiana de las enfermedades:postulados de Koch (1882)

El agente patógeno debe estar presente en los individuos enfermos El microorganismo debe poder aislarse del huésped enfermo en cultivo puro El microorganismo crecido en cultivo puro, al inocularse en animales sanos, induce en ellos la enfermedad De estos animales experimentales inoculados y ya enfermos, se puede volver a aislar el microorganismo

La escuela de Koch aísla numerosos agentes patógenos

Cólera (1883) Difteria (1884) Tétanos (1885) Neumonía (1886) Meningitis (1887) Peste (1894) Sífilis (1905)

Robert Koch

Asepsia, quimioterapia

La introducción de anestesia (mediados siglo XIX) trae infecciones quirúrgicas Lister introduce el uso del fenol y de sales de mercurio (asepsia en quirófano) Paul Ehrlich: idea de las “balas mágicas”

Colabora con industria química y descubre el salvarsán, contra la sífilis “Quimioterapia”

Domagk (1935): rojo de prontosilo contra neumococos

Época de las sulfamidas

Antibioticoterapia

Fleming (1929): extracto crudo de penicilina (del hongo Penicillium notatum) Chain y Florey (1940): purificación penicilina. Uso en 2ª Guerra Mundial Descubrimiento estreptomicina (Waksman, 1944) de Streptomyces griseusTras la Guerra, se descubren numerosos antibióticos, producidos sobre todo por Actinomicetos

Auge de la microbiología general:litotrofía y autotrofía

Sergei Winogradsky1888: Bacterias del hierro crecen en medios minerales 1889: Bacterias del azufre oxidan sulfuros o S y obtienen energía de ello litotrofía 1890: Bacterias nitrificantesfijan CO2 con la energía de la oxidación del amonio o nitrato quimiolito-autotrofía

Los microorganismos dentro de la clasificación de los seres vivos

Mitad del s. XX: la organización celular de las bacterias y “algas verdeazuladas” es muy diferente al del resto de seres vivos 8ª edición del Manual Bergey´s (1974)

Reino Prokaryotae, dividido en Cyanobacteria (antiguas cianofíceas)Bacteria

Reino EukaryotaeEn los años 70 se descubre que los procariotasconstan de dos grupos muy distintos:

Eubacterias (hoy Bacteria) Arqueobacterias (hoy Archaea)

Características generalesde los procariotas

Membrana citoplasmática

Membranas internas

Ribosomas

Estructura y organización del citoplasma

Procariota

Habitualmente sin esteroles, pueden existir hopanoides

Sencillas, limitadas a grupos específicos

Eucariota

Generalmente con esteroles, ausencia de hopanoides

Complejas; Retículo endoplasmático, aparato de Golgi

70 S 80 S (salvo en mitocondrias y cloroplastos)

Orgánulos membranosos

Sistema respiratorio

Pigmentos fotosintéticos

Estructura y organización del citoplasma

Procariota

Ausentes

En membrana citoplasmática

En membranas internas o Clorosomas

Eucariota

Varios

En mitocondrias

En cloroplastos

Generalmente presente, con peptidoglucano, otros polisacáridos, proteínas, glicoproteínas

Presente en plantas, algas, hongos

Sin peptidoglucano

Pared celular

Citoesqueleto Proteímashomólogas:

FtsZMreB

Filamentos de Actina y microtúbulos de Tubulina

Procariota Eucariota