Presentacion en Power point, preparada para los alumnos del tercer semestre de Laboratorista ambiental del CETMAR en Ensenada.

1. Centro de Estudios Tecnológicos del
Mar en Ensenada, B.C.
Curso: Análisis Biológicos del Agua.
Tema 1. Microbiología
Prof. José Luis Peña Manjarrez
Grupo: 3º “A”, Laboratorista
Ambiental.
Agosto de 2011

2. Introducción histórica a la
Microbiología
Concepto de Microbiología.
Historia (I). Desde la antigüedad hasta los
primeros microscopistas

3. Definición de microbiología:
•Ciencia que estudia los seres vivos que no
se pueden ver a simple vista
•Definición implica que su objeto de
estudio está determinado por la
metodología:
-Técnicas de cultivo puro en laboratorio
-Sondas moleculares
- Microscopios

4. Fases en la historia de la
Microbiología:
1. Periodo especulativo (desde la antigüedad
hasta primeros microscopios)
2. Primeros microscopistas (1675 -mediados del
s. XIX)
3. Cultivo de microorganismos (hasta finales del
siglo XIX)
4. Hasta nuestros días: multitud de enfoques en
el estudio microbiano. Ciencias “emancipadas”
(Virología, Inmunología)

5. Fase especulativa
• La humanidad conoce las actividades
microbianas sin saber nada de los
microorganismos:
• Enfermedades infecciosas
* “miasmas” , “sífilis”
* Lucrecio (s. I A. C.): “semillas de enfermedad”
“De rerum natura”
* Frascatorius (1546): “gérmenes vivos”
“De contagione et contagionis”
• Alimentos y bebidas fermentados
(queso, leches fermentadas, vino,
cerveza, etc.)

6. Primeros microscopistas
•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)

7. Leeuwenhoek y su microscopio simple

8. Microscopio simple de Leeuwenhoek

9. Primeros dibujos de bacterias
(Leeuwenhoek, 1683)
La línea punteada entre C y
D indica desplazamiento

11. Microscopio compuesto de Robert Hooke

13. Microscopios del siglo XVIII

14. Primer microscopio electrónico en
España - 1949
(Instituto de Óptica)

15. (Observador de anguilas)
Construido de metal y utilizado por van Leeuwenhoek en el estudio de
circulación de la sangre en la anguila

16. Microscopio compuesto monocular
Carl Zeiss.
Este microscopio es el precursor de
todos los microscopios compuestos
modernos

17. Microscopio monocular
Carl Zeiss en los
laboratorios de Jena.
Este microscopio tiene un
diafragma y objetivo tipo
Köhler [modelo ~1930]

18. Microscopio binocular Conectado a una computadora para
moderno (modelo 2002) digitalizar las imagenes.
Carl Zeiss.

19. Introducción histórica a la
Microbiología
Historia (II). Las grandes
controversias del siglo XIX y su
resolución

20. El debate sobre la generación espontánea
•Ideas asumidas desde Aristóteles
•Redi (1668): experimentos que descartan la
generación espontánea de animales
*“Omne vivo ex ovo”
* Pero aún no se acepta “Omne vivo ex vivo”
•La disputa entre Spallanzani y Needham
*Los experimentos se interpretan erróneamente
(Needham) como que al calentar los frascos el
aire pierde su “fuerza vital” (vitalismo)

21. Pasteur termina la polémica sobre la
generación espontánea
•Experimentos con frascos abiertos al aire
dotados de largos cuellos curvados (“cuellos de
cisne”).
*Una vez llevados a ebullición, no aparecen
microorganismos si el frasco no se mueve
*Aparecen microorganismos si el líquido alcanza
el cuello curvo
•“Trampas” para capturar microorganismos

22. El calor forza al aire para que
salga por el extremo abierto
Se coloca un tubo en
a) Se vierte un forma de cuello de Se esteriliza el
líquido no esteril cisne y se calienta con líquido aplicando
dentro del matráz. la flama directa calor

23. El polvo y los
microorganismos son
atapados en la curva Extremo
del tubo abierto
mucho
tiempo
b) El líquido se enfría El líquido permanece
lentamente esteril por muchos
años

24. corto
tiempo
c) El matráz se inclina de forma Los microorganísmos
que los microorganismos y el crecen en el líquido en
polvo tengan contaco con el muy corto tiempo
líquido estéril

26. Louis Pasteur
(1822-1895)

27. El debate sobre los fermentos
• 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

28. Avances técnicos: cultivo puro
• 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 patata
* 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)

30. Avances técnicos: microscopios y técnicas de
tinción
• 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

31. Avances en microscopios debidos a Koch y sus
colaboradores
Iluminación inferior y condensador Sección del objetivo de inmersión

32. Papel de los microorganismos en las
enfermedades infecciosas
• Pasteur es llamado a Provenza para
resolver una enfermedad del gusano de
seda (pebrina)
• En 1869 identifica al protozoo Nosema
bombycis como el responsable
• Davaine (1863-1868): la sangre de ganado
afectado por carbunco contiene grandes
cantidades de microorganismos

33. enfermedad del
gusano de seda (mal
di segno), que consiste
en una alergia tipo
asma después de
exponerse en sitios
como invernaderos u
otras áreas con alta
humedad y gran
cantidad de plantas),
se debía a un hongo
(Botrytis bassiana).

34. Papel de los microorganismos en las
enfermedades infecciosas
• 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 anthtracis
teñido 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

35. 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

37. La escuela de Koch aísla numerosos
agentes patógenos
* Cólera (1883)
* Difteria (1884)
* Tétanos (1885)
* Neumonía (1886)
* Meningitis (1887)
* Peste (1894)
* Sífilis (1905)

38. bacilo del ántrax (Bacillus anthracis)

39. cólera asiático (Koch, 1883)

40. difteria (Loeffler, 1884)

41. tétanos (Nicolaier, 1885 y Kitasato, 1889). La
toxina tetánica, producida por la bacteria
Clostridium tetanii

42. la neumonía (Fraenkel, 1886), causada
por el neumococo

43. la meningitis (Weichselbaun, 1887)

44. (Yersin, 18 94), La “Gran Mortandad” (o
“Muerte Negra”). El agente causante es un
bacilo llamado Pasturella Pestis.

45. sífilis (Schaudinn y Hoffman, 1905), es una
enfermedad de transmisión sexual
ocasionada por la bacteria Treponema
pallidum

46. Malaria (Schaudinn, 1901-1903)

47. Enfermedad del sueño (Koch,
1906), se encuentra solamente
en partes de África, es producida
por dos protozoarios,
Trypanosoma brucei gambiense
y el Trypanosoma brucei
rhodesiense

48. La enfermedad de Chagas es una de las principales
enfermedades parasitarias del mundo que afecta a
toda América

49. peste vacuna africana (debida al inglés
Bruce, 1895-1897),

50. Robert Koch
(1843 – 1910)

51. 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

52. Antibioterapia
* 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 griseus
* Tras la Guerra, se descubren numerosos
antibióticos, producidos sobre todo por
Actinomicetos

53. Tema 1(c): Introducción histórica a
la Microbiología
Historia (III). Auge de la
Microbiología general.
Objeto de estudio.
Procariotas y eucariotas

54. Objeto material de la Microbiología
•Abarca todos los organismos no visibles a simple
Vista.
•Gran heterogeneidad de los microorganismos
* Entidades subcelulares (ej: virus 
Virología)
* Procariotas ( Bacteriología)
* Protozoos ( Protozoología)
* Parte de los hongos ( Micología)
* Parte de las algas ( Ficología

55. Definición de microorganismos
• Seres vivos de tamaño microscópico...
• Organización biológica sencilla
* Acelular (virus)
* Celular pero sin diferenciación de
tejidos
- Unicelulares
- Cenocíticos
- Coloniales
- Pluricelulares

56. Objeto formal de la Microbiología
• Básico:
* Estructura y función
* Fisiología
* Genética
* Taxonomía
* Ecología, etc
• Aplicado (relación con intereses humanos)
* Todo lo relacionado con micr. patógenos
* Efectos beneficiosos: biotecnología
microbiana
• Técnicas de estudio, manejo y control de los
microorganismos

57. Los microorganismos dentro de la
clasificación de los seres vivos
• A finales del siglo XVIII, los microorganismos
se “repartieron” entre los dos reinos
conocidos:
* al reino Plantae: algas y hongos
* al reino Animalia: grupo Infusoria
(Lamarck)
• Pero esta clasificación presentaba muchas
paradojas
• Haeckel: árbol filogenético “darwiniano”
(1866). Propone un tercer reino: Protista:
todos los seres vivos sencillos: protozoos,
algas, hongos y moneras (=bacterias)

58. 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 Eukaryotae
• En los años 70 se descubre que los procariotas
constan de dos grupos muy distintos:
* Eubacterias (hoy Bacteria)
* Arqueobacterias (hoy Archaea)

59. Organismos microscópicos y macroscópicos
•Hay microorganismos procarióticos y
eucarióticos, pero no hay “macroorganismos”
procarióticos

60. Los tres grandes dominios de la vida

61. La gran profundidad evolutiva de los
microorganismos

62. Características generales de los
procariotas

64. Composición química básica
•>95% de macromoléculas
•La mitad de las macromoléculas son proteínas
•Proporción de ARN superior a eucariotas
•En eubacterias, macromoléculas exclusivas que no
existen en eucariotas:
* Peptidoglucano
* Lipopolisacárido (en Gram-negativas)

67. Tamaño y forma. Agrupaciones
bacterianas

68. Tamaño de los procariotas
• Por lo general, más pequeño que el de
las células eucarióticas
• Pero existen bacterias
* Gigantes (>0.5 mm)
* Enanas (<0.1 micra)
• Un tamaño “típico”:
* 0.5 x 3 micras

70. Tamaño pequeño:
consecuencias metodológicas
•Hay que recurrir a microscopios y
normalmente a tinciones
•La inmensa mayoría de los estudios se
realiza con poblaciones enormes, de las que
se sacan “promedios”
• Es muy raro estudiar un individuo cada vez

71. Tamaño pequeño:
propiedades físicas
• Movimiento browniano
• Capacidad de dispersar la luz (efecto
Tyndall)
* Suspensiones acuosas son turbias
• Aumentan la viscosidad del medio
• Por tener carga eléctrica 
* Aglutinan y precipitan a altas [sales]
* Migran en campos eléctricos

72. Tamaño pequeño:
consecuencias biológicas
•La relación S/V es muy alta 
* Mayor contacto directo con el medio
(reciben de modo inmediato las influencias
ambientales)
* Gran tasa de entrada de nutrientes 
- Altas tasas de crecimiento
* Gran tasa de salida de productos de desecho

74. Formas típicas
* Cocos
* Bacilos
* Espirilos
* Vibrios
* Otras formas:
- Filamentos
- Anillos casi cerrados
- Con prolongaciones (prostecas)

77. Relaciones entre tamaño y forma
• Tiempo breve de difusión citoplásmica
• El predominio de las fuerzas viscosas del
medio hace que cada individuo lleve consigo un
“entorno local” (una fase fluida que reproduce,
ampliada, la forma bact.)
• Relación con propiedades hidrodinámicas
• Bacterias alargadas son mejores en movilidad
•Las formas con prostecas, mejores en flotación

78. Agrupaciones bacterianas
• Un solo plano de división
* De dos células:
- diplococos
- diplobacilos
* Cadenetas de varias células
- estreptococos,
- estreptobacilos
• Dos o más planos de división (en cocos)
* Dos planos perpendiculares: tétradas
* Tres planos ortogonales: sarcinas
(paquetes cúbicos)
* Muchos planos aleatorios: estafilococos

79. Multicelularidad en bacterias
• En mixobacterias: cuerpos fructificantes
• En ciertas Cianobacterias
* Filamentos de células vegetativas
(tricomas)
* Algunas poseen células especializadas:
- Heteroquistes
- Acinetos
• Filamentos cenocíticos ramificados de
Actinomicetos
• Cuerpos circulares de Thermus

80. Un ejemplo de multicelularidad en bacterias
Cuerpos fructificantes de Myxococcus