Este documento presenta una introducción a la microbiología. Define la microbiología y los microorganismos, y describe su desarrollo histórico desde la antigüedad hasta el siglo XX. Explica la taxonomía de los microorganismos y los tres dominios de la vida: Bacteria, Archaea y Eukarya. Resume las diferencias entre células procariotas y eucariotas.

1. Microbiología Conferencia No. 1 Sumario Definiciones Desarrollo histórico de la Microbiología Posición taxonómica de los microorganismos Secciones de la microbiología según sus aplicaciones Importancia de los microorganismos

2. Microbiología mikros , pequeño, bios , vida y logos tratado Ciencia que estudia los microorganismos, un amplio y diverso grupo de organismos microscópicos unicelulares o pluricelulares incluyendo a los virus Bacterias ( Archaea ) Hongos (setas) Levaduras Virus Protozoo

3. Microorganismos Definición Es un organismo microscópico constituido por una célula o grupos de células, incluyendo a los virus. Generalmente son capaces de llevar a cabo sus procesos de crecimiento, generación de energía y reproducción independiente de otras células Mycoplasma pneumoniae Candida albicans Aspergillus nidulans Staphylococcus aureus

4. Organización biológica sencilla Acelular (virus) Celular pero sin diferenciación de tejidos Unicelulares Cenocíticos Coloniales Pluricelular

5. Desarrollo histórico de la Microbiología Periodo especulativo (desde la antigüedad hasta primeros microscopios) Primeros microscopistas (1675 -mediados del s. XIX) Cultivo de microorganismos (hasta finales del siglo XIX) Hasta nuestros días: multitud de enfoques en el estudio microbiano.

6. Periodo especulativo La humanidad conoce las actividades microbianas sin saber nada de los microorganismos: Enfermedades infecciosas Alimentos y bebidas fermentados (queso, leches fermentadas, vino, cerveza, etc)

7. Primeros microscopistas Fabricación del 1er microscopio se atribuye a Zacharias Janssen y su padre entre 1590 y 1610 Marcelo Malpighi (1628-1694) primero en emplear los microscopios para examinar material biológico. Robert Hooke : Microscopio compuesto Describe hongos filamentosos (1664) Sugiere que todas las criaturas vivas estaban compuestas por células individuales

8. Primeros microscopistas Antoni van Leeuwenhoek Microscopio simple Descubrimiento de los microorganismos (“animáculos” en gota de estanque, 1675) Describe bacterias (1684) Describe protozoos Antonij van Leeuwenhoek Microscopio simple

9. Primeros dibujos de bacterias (Leeuwenhoek, 1683)

10. Pasteur zanja la polémica sobre la generación espontánea (1864) 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 Louis Pasteur (1822-1895)

12. 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

13. Ziehl y Neelsen: tinción diferencial AAR (1883) Hans C. Gram: tinción diferencial Gram (1884) Fue el primero en demostrar que las bacterias eran los agentes causales de enfermedades infecciosas. Robert Koch (1843-1910)

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

15. Avances técnicos: cultivo puro Dos teorías sobre la forma de los microorganismos: pleomorfismo y monomorfismo Su resolución dependió de cultivos puros (laboratorio de Robert Koch, 1881) Medios de cultivo sólidos a base de rodajas de papa

16. Medios de cultivo sólidos a base de gelatina Medios de cultivo sólidos a base de agar-agar Petri (en el laboratorio de Koch) inventa la placa que lleva su nombre (1887) Medios de cultivo de enriquecimiento y medios de cultivo diferenciales (Beijerink, Winogradsky)

17. Postulados de Koch (1882) El agente patógeno debe estar presente en los individuos enfermos El microorganismo debe poder aislarse del hospedante enfermo en cultivo puro El microorganismo crecido en cultivo puro, al inocularse en hospedantes sanos, induce en ellos la enfermedad

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

19. Cultivo de microorganismos Sergei Winogradsky (1856-1953) 1888: Bacterias del hierro crecen en medios de cultivo minerales 1889: Bacterias del azufre oxidan sulfuros o azufre y obtienen energía de ello  litotrofía 1890: B. nitrificantes fijan CO 2 con la energía de la oxidación del amonio o nitrato  quimiolitoautotrofí

20. Cultivo de microorganismos Winogradsky : Primer aislamiento de bacteria fijadora de nitrógeno ( Clostridium pasteurianum) Explica el ciclo del Nitrógeno en la biosfera Beijerink : descubre Azotobacter (1901) Demuestra que incorpora el Nitrógeno de la atmósfera (1909)

21. Fue el primero en estudiar el papel de los microorganismos en los ciclos de la naturaleza. Papel de Rhizobium en la simbiosis fijadora de las leguminosas (Hellriegel y Willfahrt, 1888; Beijerink 1888)

22. Avances científicos. Siglo XX. Antibioterapia . Fleming (1929): extracto crudo de penicilina (del hongo Penicillium notatum ) Chain y Florey (1940): purificación penicilina. Uso en la 2 d ª Guerra Mundial Descubrimiento de la estreptomicina ( Selman Waksman y Albert Schatz , 1944) de Streptomyces griseus Tras la Guerra, se descubren numerosos antibióticos, producidos sobre todo por Actinomicetos Penicillium

23. Desarrollo de los microscopios Max Knoll y Ernst Ruska Alemania, 1931. 1942, primer instrumento comercial 1965

24. Posición taxonómica de los microorganismos 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) Haeckel: árbol filogenético “darwiniano” (1866). Propone un tercer reino: Protista : todos los seres vivos sencillos: protozoos, algas, hongos y moneras (=bacterias)

25. Robert Whittaker en 1969 propone cinco reinos CINCO REINOS

26. Posición taxonómica de los microorganismos 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

27. En los años 70 se descubre que los procariotas constan de dos grupos muy distintos: Eubacterias (hoy Bacteria ) Arqueobacterias (hoy Archaea ) Alga Hongos

28. Los tres grandes dominios de la vida Taxonomía Molecular. En 1990 Woese propuso que fueran admitidos tres dominios (=reinos primarios), con las siguientes denominaciones: Los dos dominios con organización celular procariótica se rebautizaron como Bacteria (equivalente a Eubacteria ) y Archaea (sinónimo de Archaebacteria ), Dominio eucariótico pasó a denominarse Eukarya

29. Procariotas y eucariotas Procariota : (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): célula sin núcleo y otros organelos. Poseen un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra. Eucariota : del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): célula que posee núcleo y otros organelos.

31. Células procariotas y eucariotas. Célula procariota Célula eucariota

32. Tamaño y consistencia : 1 a 10 micras. Más simples que los eucariotas. Núcleo : no poseen núcleo. ADN circular en un nucleoide sin membrana. La división celular es directa, principalmente por fisión binaria. Tejidos : Formas multicelulares escasas, sin desarrollo de tejidos. Orgánulos : Ausencia de mitocondrias (la oxidación de las moléculas orgánicas se lleva a cabo por enzimas que están ligadas a las membranas celulares Procariotas

33. Flagelos : Flagelos simples compuestos de la proteína flagelina. Sexualidad : Sistemas sexuales escasos. Su alta capacidad de división celular les permite desarrollar poblaciones importantes en ambientes extremos y cambiantes. Respiración : Muchas formas anaerobias estrictas, anaerobias facultativas, microaerofílicas y aerobias. Fotosíntesis : Poseen distintas vías para la fotosíntesis, aerobios y anaerobios, incluyendo la formación final de productos como el azufre, sulfatos y oxígeno .

34. Tamaño y consistencia : Generalmente células grandes y la mayoría de los organismos que forman son grandes. Núcleo : rodeado por una membrana de doble capa que separa el material genético del resto del citoplasma. Contiene cromosomas compuestos de ADN, ARN y proteínas. División celular según varias formas de mitosis. Tejidos : Desarrollo extensivo de tejidos. Eucariotas

35. Orgánulos : Contienen gran cantidad de membranas, rodeando al núcleo, mitocondrias, cloroplastos, lisosomas, vesículas, etc y formando otros orgánulos como el retículo endoplasmático y aparato de Golgi. Flagelos : Cilios, flagelos y pseudópodos complejos Sexualidad : Sistemas sexuales frecuentes con igual participación de ambos sexos en la fertilización. Respiración : Casi todos son aerobios y las excepciones son claramente modificaciones secundarias.

36. Secciones y división general Microbiología agrícola Microbiología industrial Microbiología del carbón y del petróleo Microbiología sanitaria Microbiología acuática Microbiología del espacio

37. Nomenclatura Sistema binomial : género y especie Género : se aplica a un número de organismos relacionados. Especie : cada tipo diferente de organismo dentro de un género. Los nombres son derivaciones griegas o latinas que describen alguna característica del microorganismo. Siempre se escriben en itálica o subrayados

38. Aspergillus niger Género Especie

39. Importancia de los microorganismos Su actividad es esencial en toda la vida en la Tierra. Intervienen en los ciclos biogeoquímicos de la naturaleza. Herramientas de investigación en estudios de procesos biológicos. Constituyen la base de numerosos procesos industriales (Ej. Elaboración de pan, bebidas, medicamentos, compuestos químicos, otros alimentos, etc.).