Post on 19-Jul-2015
Microbiología 2013
Dr. Alejandro Dinamarca T.
Q.F. Gustavo Espinoza
Anatomía
Fisiología
Psicología
Sociología
Filosofía
1 eucariota
9 procariotas
50s 60s 70s 80s 90s 2000s
Primer genomasecuenciado
Primera proteína terapeutica producida por
ingeniería genética
El codigo genéticoEs controlado.
Era de la genómica funcionalChips de DNADiagnóstico molecularFarmacología molecularBiomedicina
Clonación del primeranimal
Inicio de la
ingeniería genética
Sintesis enzimática
del ADN por PCR
Taq
Creación de bases
de datos
de ADN y péptidos
Producción de
SOMATOSTATINA
en bacterias
FILOGENIA MOLECULAR
Amplificación de rRNA 16S Análisis de restricción de rRNA 16S
ARCHAEA
BACTERIA
EUCARIA
MICROBIOLOGMICROBIOLOGÍÍAADefiniciDefinicióónn
• Estudio de organismos, normalmente, no observables a ojo desnudo, que emplea métodos y técnicas que permiten observar, aislar, cultivar, propagar y manipular estos microorganismos.
Objeto de estudioObjeto de estudio• Organismos inferiores a 1 milímetro de diámetro.
Microalgas
Protozoos
Bacterias
Hongos
MMéétodos todos y y ttéécnicascnicas
Esterilidad
Medios de cultivoAislamientoPropagación y cultivo
Microscopía
Vibrios en cultivo de agar TCBS
AGRICULTURA ALIMENTOS
ENFERMEDADES
AMBIENTE/ENERGÍA BIOTECNOLOGÍA
DiagnósticoTratamiento y curaPrevenciónDetección de nuevas enfermedades
Fijación de nitrógenoCiclo de nutrientes
PreservaciónFermentaciónAditivosCalidad
Bio combustibles Metano EtanolBioremediaciónBiominería, lixiviación de metales.
Nuevos farmacéuticosTerapia génicaMos modificados genéticamente
Importancia de la Importancia de la MicrobiologMicrobiologíía en la sociedad a en la sociedad
humanahumana• Elaboración de alimentos (pan, queso, cerveza)• Salud humana (vitaminas, vacunas,
antibióticos, enzimas)• Enfermedades (tuberculosis, cólera, tétanos,
paludismo, ETS)• Relación con acontecimientos históricos.i) Caída del Imperio Romano.ii) Conquista del Nuevo Mundoiii) Regulación de la población. Peste negra.
Importancia de la Importancia de la MicrobiologMicrobiologíía en la naturaleza.a en la naturaleza.• Funcionamiento de los ciclos Biogeoquímicos.i) Carbonoii) Nitrógenoiii) Azufreiv) Oxígeno
• Producción primaria. Esto es generación de biomasa a partir de fotosíntesis.
• Desarrollo de la microbiología ha permitido sentar las bases de la revolución de la biomedicina.
• También permitió el surgimiento de la Biotecnología Moderna. Aplicando el conocimiento en áreas como la Biotecnología Ambiental, Biotecnología de los Alimentos y farmacéutica.
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaDescubrimiento de los microorganismos
•Lucrecio (98-55 a C) y Fracastoro (1478-1553)
propusieron que las enfermedades
eran producidas por “Criaturas Invisibles” .
•Antony van Leeuwenhoek (1632-1723),
Observa y describe organismos
microscópicos utilizando microscopios
construidos por él mismo.
Anton van Leeuwenhoek
• Comerciante Holandés, 1632-1724.
• Desarrollo del primer microscopio.
• Primer hombre en observar MO.
• Principales observaciones:
– Bacterias
– Protozoos
– Capilares sanguíneos
– Espermatozoides
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaDescubrimiento de los microorganismos•Leeuwenhoek publicó sus
decubrimientos a través de cartas
dirigidas a la Royal Society de Londres.
Lo detallado de sus descubrimientos,
permiten establecer que Leeuwenhoek,
observó bacterias y protozoos.
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaLa generaciLa generacióón espontn espontááneanea
•Francisco Redi (1626-1697), a través de experimentos con carne putrefacta postula lo incorrecto de esta teoría.
•Tras el decubrimiento del mundo microscópico realizado por Leeuwenhoek, algunos pensadores reanudan la controversia acerca de la generación espontánea. Se plantéa que los microorganismos se desarrollan por generación espontánea.
•En 1749 Lazzaro Spallanzani, postula que la vida es transportada por el aire.
TIEMPO
Agua con semillas Agua con semillas
Louis Pasteur
• Químico Francés, 1822-1895.
• Enantiómeros del ácido
tartárico.
• Relación Industria- Ciencia.
• Algunos descubrimientos:
– MO eran capaces de llevar a
cabo fermentación láctica.
Líquido no estéril Se tuerce el cuello delFrasco.
Esterilizar ellíquido por calor
Aire
Historia de la Historia de la microbiologmicrobiologííaa
Pasteur 1861Pasteur 1861
Medio de cultivo esenfriado.
Medio de cultivo seMantiene estéril sin crecimiento.
El polvo y Mos quedan atrapados en la pared
TIEMPO
Extremo abierto
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaPasteur 1861Pasteur 1861
El cultivo aún estérilse pone en contacto con la
pared del frasco.
El cultivo pierde su esterilidad y se pone turbio
TIEMPO
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaPasteur 1861Pasteur 1861
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaa
•John Tyndall (1877), demuestra que la causa de la contaminación de cultivos estériles se debe a la presencia de partículas transportadas por el aire. Desarrolla el método conocido actualmente como Tindalización.
•Tyndall fue el descubridor de microorganismos resistentes a altas temperaturas.
•Ferdinand Cohn descubrió la existencia de endosporas bacterianas resistentes al calor.
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaDescubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes
causales de enfermedades.causales de enfermedades. Galeno (129-199), y hasta mediados del XIX se pensaba que la causa de las enfermedades se debía a “Miasmas” o al desequilibrio en lo cuatro humores:Sangre, Flema, Bilis amarillo, Bilis negra.
Agostino Bassi (1835). Observa que un microorganismo puede ser el agente causal de una enfermedad, al demostrar su relación entre la enfermedad del gusano de seda y una afección micótica
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaDescubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes
causales de enfermedades.causales de enfermedades.
Irlanda, 1845, M. J. Berckeley
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaDescubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes
causales de enfermedades.causales de enfermedades.
Joseph Lister (1827-1912). De manera indirecta, demuestra que son los microorganismos los agentes causantes de las infecciones que aquejaban a los enfermos luego de sus operaciones.
Desarrolló un método de cirugía en condiciones asépticas usando fenol como agente de desinfección.
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaDescubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes
causales de enfermedades.causales de enfermedades.
•Robert Koch (1876), demostró de manera directa la relación entre microorganismos patógenos y cierto tipo de enfermedades.
•Koch, desarrolló una metodología especial para determinar esta relación, la que actualmente es conocida como “Postulados de Koch”.
Bacillus antrhacis como agente causal del carbunco.
Robert Koch
• Médico alemán, 1843-1910.
• Algunos descubrimientos:
– MO causantes del carbunco.
– Contagio de MO.
– Esporas: Estucturas de resistencia.
– MO crecen en colonias definidas y
específicas.
– BACILO DE LA TUBERCULOSIS
“BACILO DE KOCH”
– Bacilo que provoca el cólera
Bacteria patógena
Glóbulorojo
Postulado 1
El microorganismo patógeno sospechoso debe estar presente en todos los casos de los individuos enfermos y ausente en los sanos
Glóbulorojo
Animal enfermo Animal sano
Postulados de Koch.
Postulados de Koch.
Postulado 2
El microorganismo patógeno sospechoso debe ser aislado y crecido en cultivo puro
ColoniasPuras Inocular animales sanos
con el microorganismo aislado
Postulado 3
Las células de un cultivo puro del MO patógeno sospechoso debe causar la enfermedad en animales sanos.
Infestar animales sanos con las células del patógeno sospechosos
Extraer muestras de sangre o de tejidos y observar.
Animal enfermo
Postulados de Koch.
Postulado 4
El microorganismo debe ser re aislado y debe ser el mismo que el original del primer animal.
Postulados de Koch.
Extraer muestras de sangre o de tejidos y observar.
Cultivar en laboratorio
Cultivo puro
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaDescubrimiento de los virusDescubrimiento de los virus
Charles Chamberland, colaborador de Pasteur, desarrolló un método para filtrar partículas más pequeñas que las bacterias usando un filtro de porcelana.De esta forma se descubrió que la enfermedad del mosaico del tabaco era causada por un virus.
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaDesarrollo de las vacunas y de la inmunologDesarrollo de las vacunas y de la inmunologíía.a.
•Se estudia la resistencia de los animales a determinadas enfermedades.•Se desarrollan técnicas para proteger a los humanos de agentes patógenos bacterianos y virales.•Roux, un colaborador de Pasteur estudiando “el cólera de los pollos” observóque el cultivo por largos períodos de tiempo del agente causal de la enfermedad, producía una variedad de bacteria que perdía su capacidad de generar enfermedad, “capacidad infectiva”. A estos cultivos les llamó Atenuados.•A su vez observó que al inyectar estos cultivos atenuados en las aves, éstas desarrollaban la enfermedad pero eran capaces de resistirla., permaneciendo sanas. •Pasteur, denominó a estos cultivos atenuados, vacunas en honor a Edward Jenner, quien fue el que utilizó estos cultivos para proteger a las ordeñadorasde la viruela.•En base a estos avances, Pasteur y Chamberland, desarrollaron una vacuna atenuada contra el carbunco, y posteriormente, Pasteur haría lo propio para la rabia.
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaToxinas y antitoxinas.Toxinas y antitoxinas.
•La producción de toxinas es un mecanismo de patogenicidaddesarrollado por los microorganismos par invadir al hospedario.•Entre las enfermedades causadas por toxinas bacterianas están: la difteria, el botulismo.•Emil von Behring y Kitazato, usando una metodología de filtrado de bacterias y usando el sobrenadante, lograron aislar la tóxina que causa la difteria.
•Posteriormente, la inactivaron mediante calor (por cambio leve en su estructura molecular) y luego la inyectaron en conejos. De esta manera se produjeron los primeros anticuerpos.
•Usando esta metodología, se desarrolló una antitoxina contra el tétanos.
Historia de la microbiologHistoria de la microbiologííaaToxinas y antitoxinas.Toxinas y antitoxinas.
DIVERSIDAD MICROBIANA
BACTERIAS Y ARCHAEAS
+ -CONTINUIDAD EXTINCIÓN
A B
Presión de selección
Diversidad: ADN Mutaciones + Flujo genético Horizontal
FILOGENIA MOLECULAR
Amplificación de rRNA 16S Análisis de restricción de rRNA 16S
ARCHAEA
BACTERIA
EUCARIA
• Philum antiguo.
• Encontramos organismos quimiolitótrofos oxidadores de hierro e hipertermófilos.
• Aquifex es considerado como el miembro de Bacteria más hipertermófilo, capaz de crecer a una temperatura óptima de 85 º C.
• Puede tolerar pequeñas cantidades de oxígeno y utilizarle como aceptor final de electrones, a diferencia de los hipertermófilos de Archaea.
• Aquifex no utiliza materia orgánica como fuente de energía, ya que la obtiene a trav és de la
Philums Thermodesulfobacterium y Thermotoga
• Presentan a géneros de bacterias deltipo hipertermófilo anaerobio estrictocon un metabolismo fermentativo.
• El género Thermotoga, se caracteriza por tener una cubierta llamada toga, que lecaracteriza morfológicamente.
• Thermodesulfobacterium, presenta una temperatura óptima de crecimiento de 70 ºC y es la bacteria que puede reducir sulfato más termófila.
Chloroflexus
•Se propone como la forma
fotosintética más primitiva.
•Procariota filamentoso que forma
matas espesas en manantiales
termales neutros.
•Puede tener un metabolismo
fotótrofo organótrofo
(fotoheterótrofo) o quimiótrofo
(fotoautótrofo).
DeinococcosThermus
Deinococcus
Philum Espiroquetas
• Las espiroquetas son bacterias gram negativas y mótiles conmorfología de resorte y flexible.
• La morfología de estos procariotas les hace únicos.
• Las espiroquetas se clasifican en 8 generos primarios basadosen su hábitat, patogenicidad, RNA ribosomal y caracte rí sticas morfólógicas.
• Los genros de espiroquetas patógenas para el hombre, so n:
Treponema pallidum
Borrelia
Leptospira
• Las enfermedades causadas por mimbros de est género son :
Sífilis
Fiebre
Leptospirósis
Proteobacterias
PHYLUM PROTEOBACTERIAS
PHYLUM PROTEOBACTERIAS
•Es el grupo más amplio y diverso fisiológicamente
•Existen cinco grupos: αααα, ββββ, γγγγ, δδδδ y εεεε.
•Pueden ser:Fotótrofos
Quimiolitótrofos
Quimiorganótrofos
•Morfológicamente diverso
•Gram negativosProteobacterias
Proteobacterias
PHYLUM PROTEOBACTERIAS
Campylobacter
Helicobacter
Épsilon
Aeromonas
Acinetobacter
Delta
Escherichia
Legionella
Erwinia
Vibrio
Salmonella
Pseudomonas
Gamma
Neiseria
Ralstonia
Burkholderia
Beta
Agrobacterium
Rickettsia
Nitrobacter
Alfa
GénerosSubdivisión
Grupos de Proteobacterias
Proteobacterias
PHYLUM PROTEOBACTERIAS
Escherichia
Salmonella
Proteus
Enterobacter
Géneros
Bacterias Entéricas (enterobacterias)
Intoxicaciones, Disentería Bacilar
Shigella dysenteriae
Fiebres tifoideas y gastroenteritis
Salmonella typhi
Intoxicaciones
Enfermedad
Escherichia coli O157:H7 (enterohemorrágicas)
Cepas
Cepas Enteropatogénicas
Principales estructuras de la
célula procariota• Membrana plasmática
• Pared celular
• Membrana externa Lipopolisacárido (LPS).
• Porinas
• Flajelo
• Estructuras de superficie e Inclusiones de reserva: Fimbrias, pelos, capa cristalina (S), glicocalix, Polímeros de reserva.
conceptosconceptos
• Tamaño y eficiencia
• Peptidoglicano
• Periplasma
• Lipopolisacárido (LPS)
• Poli beta hidroxibutirato
• Translocación de grupo
• Transportador ABC (ATP-binding-casette)
• Sistema de secreción