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MicrobiologíaLa Microbiología es el estudio de los

MICROORGANISMOS: organismos

microscópicos que existen como células

aisladas o asociadas.

También estudia a los VIRUS, que son

microscópicos, pero no celulares.

Las células microbianas, se diferencian de

las células que forman las plantas y los

animales, en que estas últimas son incapaces

de vivir aisladas en la naturaleza y sólo

existen formando parte de organismos

multicelulares.

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LOS ORGANISMOS VIVOS SE COMPONEN DE CÉLULAS

RAÍCES HISTÓRICAS DE LA MICROBIOLOGÍA

Durante mucho tiempo se sospechó de la existencia de criaturas demasiado pequeñas para ser percibidas a simple vista.En 1664, Robert Hoocke describió cuerpos fructíferos de mohos.Pero la primera persona que vió microorganismos con detalle fue el holandés Antoine van Leeuwenhoek, quien en 1684 utilizó microscopios fabricados por él mismo.Fue capaz de ver organismos tan pequeños como los procariotas.

Microscopio de Robert Hoocke

Micrsocopio de Antoine van Leeuwenhoek

|

Átomos0,1 nm

Moléc. pequeñas1 nm

10 nm

Lípidos

Proteínas

Virus

Ribosomas

100 nmBacterias pequeñas

Núcleo

Mayoría de las bacteriasMitocondria1 µm

100 µm

10 µm

Mayoría de células animales y vegetales

Huevo de sapo

1 mm

1 cm

Medidas1 cm = 10-2 m1 mm = 10-3 m1 µm = 10-3 mm = 10-6 m1 nm = 10-3 µm = 10-9 m

Mic

rosc

op

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Mic

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ect

a

Uno de los temas en cuestión en aquella época era LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA, la idea de que la materia inerte podía originar seres vivos. La segunda incógnita se centraba en la NATURALEZA DE LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS. Se sabía que se transmitían de un individuo a otro, pero se desconocían los MECANISMOS DE LA TRANSMISIÓN. El adversario más

ferviente de la GENERACIÓN ESPONTÁNEA fue el químico francés Louis Pasteur (1822-1825). Descubrió y demostró que en el aire se encuentran las mismas células microbianas que en los materiales en putrefacción.Extraído de “Biología de los Microorganismos”, Brock, 10 Ed.

Extraído de “Biología de los Microorganismos”, Brock, 10 Ed.

TRESCIENTOS AÑOS DE

MICROBIOLOGÍA


LA MICROBIOLOGÍA GIRA EN TORNO A DOS TEMAS FUNDAMENTALES

MICROBIOLOGÍA

MICROBIOLOGÍA

Fisiología microbiana: estudio a nivel bioquímico del funcionamiento de las células microbianas. Incluye el estudio del crecimiento, el metabolismo y la estructura microbianas.Genética microbiana: estudio de la organización y regulación de los genes microbianos y como éstos afectan el funcionamiento de las células. Está muy relacionada con la biología molecular.Microbiología clínica: estudia la morfología de los microbios.Microbiología médica: estudio del papel de los microbios en las enfermedades humanas. Incluye el estudio de la patogénesis microbiana y la epidemiología y está relacionada con el estudio de l patología de la enfermedad y con la inmunología.Microbiología veterinaria: estudio del papel de los microbios en la medicina veterinaria.Microbiología ambiental: estudio de la función y diversidad de los microbios en sus entornos naturales. Incluye la ecología microbiana, la geomicrobiología, la diversidad microbiana y la biorremediación.Microbiología evolutiva: estudio de la evolución de los microbios. Incluye la sistemática y la taxonomía bacterianas.Microbiología industrial: estudia la explotación de los microbios para uso en procesos industriales. Ejemplos son la fermentación industrial y el tratamiento de aguas residuales. Muy cercana a la industria de la biotecnología. Aeromicrobiología: estudio de los microorganismos transportados por el aire.Microbiología de los alimentos: estudio de los microorganismos que estropean los alimentos. Microbiología espacial: Estudio de los microorganismos presentes en el espacio extraterrestre, en las estaciones espaciales, en las naves espaciales.

El campo de la microbiología puede ser dividido en varias subdisciplinas:

Bacteriología: Estudio de los procariontes (bacterias, arqueas).Virología: Estudio de los virus.Micología: Estudio de los hongos.Parasitología: Estudio de los parásitos, sobre todo de tipo animal o protozoario.Protistología: Estudio de los protistas.Micropaleontología: Estudio de los microfósiles.Palinología: Estudio del polen y las esporas.Ficología: También llamada Algología. Estudio de las algas y microalgas.Protozoología: Estudio de los protozoos.Micobacteriología: Estudio del género Mycobacterium

Subdisciplinas y otras disciplinas relacionadas

CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS


PROCARIOTA

EUCARIOTA

EL ÁRBOL DE LA VIDA: los tres dominios.


PROCARIOTAS

EUCARIOTAS

LOS TRES DOMINIOS


DOMINIO BACTERIA

DOMINIO ARCHAEA

DOMINIO EUKARYA

ORGANISMOS PROCARIOTAS ORGANISMOS EUCARIOTAS

TAMAÑO DE VIRUS Y CÉLULAS (procariotas y eucariotas)


ÁRBOL DE EUKARYA


MICROBIOLOGÍA…Reiteremos: La microbiología se encarga del estudio de las formas microscópicas, virus, bacterias, hongos y parásitos, además de la relación que guardan con los humanos, animales, plantas, ambiente y los propios microorganismos entre sí.

BACTERIA PARÁSITO HONGO VIRUS

¿Qué es un virus?Etimológicamente virus

significa veneno.Son partículas simples y

pequeñas.Básicamente, moléculas de

ácido nucleico envueltas por una cubierta proteica (cápside).

Son acelulares (no tienen organización celular).

¿Qué es un virus?Son parásitos intracelulares

obligados, carecen de las enzimas para llevar a cabo su metabolismo.

Su única función es transportar el ácido nucleico viral de una célula hospedadora a otra.

El virus cuando se encuentra en el espacio extracelular se llama VIRIÓN.

Componentes• Genoma (composición genética): ADN o ARN.• Enzimas: líticas, retrotranscriptasas• Cápside: cubierta proteica.• Envoltura membranosa.

Genoma

Puede ser ADN o ARN.

Los ARN Virus cuentan con una enzima llamada:retrotranscriptasa o transcriptasa inversa: ARN ADN Retrotranscriptasa o transcriptasa inversa

Los virus que tienen enzima Trancriptasa inversa (como el virus VIH, el del SIDA) se llaman retrovirus.

Cubierta proteica que envuelve al genoma. Formada por capsómeros.

Cápside

Estructura IcosaédricaCada uno de los veinte lados de esta estructura es un triángulo equilátero, compuesto por subunidades proteicas idénticas. Característica de virus que infectan a células animales. Dentro del icosaedro se encuentra el genoma viral.

Genoma

Fibras

Capsómeros

Estructura Helicoidal. En este tipo de estructura, las cápsides se agrupan y se ensamblan formando una hélice cerrada, en cuyo espacio medio se encuentra el genoma.

Estructura compleja: Bacteriófagos “T4”Virus que afectan únicamente a bacterias,

constituidos por una cápside, ADN o ARN, y una estructura particular constituida de proteínas.

Envolturas membranosasEs un fragmento de la membrana celular de la célula huésped.

Los virus con envoltura son más patógenos.

Los virus desnudos carecen de estas membranas.

Virus con envoltura membranosa•La presentan la mayoría de los virus animales.•Como los de la gripe, viruela, hepatitis, virus del SIDA.

(a) Envoltura membranosa(b) Cápside(c) Genoma(d) Glicoproteínas

•Codificadas por el genoma viral.•Dispuestas hacia el exterior.•Constituyen un sistema de anclaje en los receptores de la membrana del huésped.•Median la penetración del virus en la célula huésped.

Virus de la Inmunideficiencia Humana

(HIV)

Esquema del Virus de la Inmunideficiencia Humana (HIV)

Virus envueltos

glicoproteínas

cápside

glucoproteínas

Los virus se pueden clasificar según varios criterios:

- Por la célula que parasitan:Virus animales, vegetales o bacteriófagos (parasitan bacterias).

- Por su forma:Helicoidales, poliédricos o complejos.

- Por tener o no envolturas:Virus envueltos o desnudos.

- Por su ácido nucleico:ADN; ARN

Clasificación de los virus

Deben infectar a una célula.Una vez que infectan una célula, pueden desarrollar dos tipos de comportamiento:

¿Cómo se reproducen?

1. Como agentes infecciosos produciendo la lisis o muerte de la célula (ciclo lítico).2. Como virus atenuados, que añaden material genético a la célula hospedante promoviendo la variabilidad (ciclo lisogénico).

Ambos casos han sido estudiados con detalle en los bacteriófagos.

1 2 3

VIROIDESPequeñas moléculas de ARN circular de cadena

sencilla formadas por unos pocos cientos de nucleótidos.

Carecen de cápside y su tamaño es una milésima parte del de los virus más pequeños.

Aparecen con mayor abundancia en el núcleo de las células infectadas.

Sólo han sido detectados en plantas, en las que producen una gran variedad de enfermedades y pueden ser transmitidos tanto horizontal como verticalmente.

No existe ninguna evidencia de que los viroides sean traducidos a proteínas, ni se conoce cómo causan las enfermedades.

Lo que sí se sabe es que son replicados por las enzimas del huésped.

OTRAS FORMAS ACELULARES

PRIONES Los priones son partículas infecciosas proteicas que

provocan las encefalopatías espongiformes transmisibles (degenerativas del cerebro).

Poseen la misma secuencia aminoacídica que una proteína normal, pero presentan una estructura diferente, tienen alterada su estructura secundaria, y como consecuencia el plegamiento de su estructura terciaria es incorrecto .

Inducen, por un mecanismo hasta ahora desconocido, la transformación de proteínas normales en anómalas.

Contradicen el dogma central de la biología molecular, según el cual el flujo de información es en todos los seres vivos:ADN a ARNm a Secuencia Aminoácidos a Estructura Tridimensional Proteínas.

El replegamiento de la PrP normal por acción de la PrP patológica, implica un flujo de información de una proteína a otra a nivel de estructura terciaria.

La teoría de los priones propuesta por Prusiner supone la existencia de dos plegamientos para una única secuencia de amino ácidos.

NUEVAMENTE EL ÁRBOL DE LA VIDA…


Procariotas – Eubacterias -

Organismos unicelulares

Funciones: gran variedad de funciones que ayudan a mantener los ciclos bio-geo-químicos.

Constituyen la mayoría de las bacterias

Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta

40 millones de células bacterianas en 1g de tierra1 millón de células bacterianas en un 1 ml agua

dulceEn total, aproximadamente 5×1030 bacterias en el

mundo

Tamaño: 1 a 10 m

Hábitat: adaptadas a vivir en cualquier ambiente terrestre o acuático.

Nutrición: autótrofas: fotosintéticas, quimiosintéticas. heterótrofas: saprófitas, simbióticas, parasitarias.

Procariotas – Eubacterias -

Esquema Célula Procariota

Puede no estar presente

Procariotas - Arqueobacterias

Características importantes:

Tiene las mismas estructuras que el resto de las bacterias procariotas pero están constituidas por compuestos químicos diferentes. Las diferencias a nivel molecular entre arqueas y el resto de los procariotas son tan fundamentales que se las clasifica en grupos distintos. Debido a estas diferencias, las arqueas exhiben una ALTA RESISTENCIA contra los antibióticos y los agentes líticos, presión osmótica, etc. Actualmente se las considera más cercanas a los eucariotas.

Tamaño y forma•Diámetros 0,1 μm y más de 15 μm •Diversas formas, esferas, barras, espirales, placas, finos filamentos, cuadradas y planas

“Fósiles vivientes” por que viven en hábitats semejantes a las condiciones de la Tierra primitiva.

Ambientes termales con temperaturas > a 100 ºC, medios halófilos (muy salados).

•Por ser extremófilas, en particular las resistentes a las ALTAS TEMPERATURAS o a los EXTREMOS DE ACIDEZ O ALCALINIDAD, son una importante fuente de ENZIMAS capaces de funcionar bajo estas duras condiciones.

•En la industria, las AMILASAS y GALACTOSIDASAS realizan su función a más de 100 °C, lo que permite la elaboración de alimentos a altas temperaturas, tales como leche baja en lactosa y suero de leche.

• Las enzimas de estas arqueas termófilas también son muy estables en solventes orgánicos, por lo que pueden utilizarse en una amplia gama de procesos relacionados a la SÍNTESIS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS.

•Son una parte vital del tratamiento de aguas residuales, realizando la digestión anaeróbica de los RESIDUOS .

Uso de Archaea en tecnología e industria

uni o multicelulares

• Organismos eucariontes que viven a expensas de otro de distinta especie y le producen daño.

• Se caracterizan por desarrollar ciclos evolutivos simples o complejos.

• Se reconoce como ciclo evolutivo o biológico a las etapas secuenciales del desarrollo de un parásito.

PARÁSITOS

CLASIFICACIÓN

Protozoos ó Protozoarios unicelulares Metazoos pluricelulares:

helmintosartrópodos

PROTOZOOS ó PROTOZOARIOS

Protozoos

Tripanosoma y su vector, la vinchuca

METAZOOS

GUSANOS REDONDOS:Triquinosis, filariasis, ascariasis, etc.

FORMA DE

CINTA:Tenias,y otros

gusanosacintados.

FORMA DE HOJA:Fasciola hepática, Schistosoma.

HELMINTOS

ARTRÓPODOS• Organismos de patas articuladas,

simetría bilateral.• Cientos de especies, metamorfosis

(completa, incompleta).• Insectos, arácnidos, crustáceos.• Pueden ser ectoparásitos o vectores

de protozoos parásitos por ejemplo.• Ej: Pediculus spp (piojos), Sarcoptes

scabiei (ácaro de la sarna), Triatoma infestans (vinchuca),etc.

Sarcoptes scabiei

Pediculus humanus var capitis

Triatoma infestans

Triatoma infestans picando.

REPRODUCCIÓN EN PARÁSITOSPROTOZOOS:Reproducción asexuada ó sexuada.

CESTODOS (Helmintos acintados):Hermafroditas, se reproducen por huevos.

TREMATODOS (Helmintos con forma de hoja):Reproducción sexuada por huevos.Reproducción asexuada pasando por diferentes estados larvales.

NEMATODOS (Helmintos redondos al corte):Se reproducen por huevos o larvas.

ARTRÓPODOS:La reproducción es sexual, con casos de

hermafroditismo y de partenogénesis. La fecundación es generalmente interna y en muchos casos hay metamorfosis.

IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS

Además de su rol ecológico (ciclos biogeoquímicos), el ser humano ha utilizado desde el inicio de la civilización a estos organismos para su beneficio pues,

utiliza sus procesos metabólicos para producir alimentos y medicamentos (fermentación, antibióticos),

y para revertir la contaminación del suelo y de los mares (biorremediación).

Por otra parte, muchos de estos organismos son causantes de enfermedades,

y ésta, es la mayor importancia para el científico de la salud, ya que a partir de la comprensión de su biología, pueden ser atacadas las enfermedades producidas por ellos.

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