Introducción a la

Microbiología

La novena edición de Introducción a la Microbiología es la obra más importante de la especialidad. En los 24 años transcurridos desde su publicación inicial, la han utilizado más de un millón de estudiantes de más de mil universidades, lo que la convierte en el texto de microbiología de mayor venta en el mundo. Conserva las mismas características que determinaron su éxito:

Equilibrio adecuado entre fundamentos y aplicaciones microbiológicas y entre temas médicos y otras áreas de la microbiología. Presentación simple de temas complejos mediante diagramas por pasos coordinados con las descripciones del texto. Objetivos de aprendizaje integrados a los temas y un cuestionario de estudio al final de cada capítulo. Recuadros con las aplicaciones de la microbiología y la biotecnología orientados al descubrimiento científico. Entre sus novedades se encuentran: Explicación e ilustración de técnicas de vanguardia en biotecnología y en diagnóstico clínico, como RNAi y FISH.

. Actualización de la taxonomía y la nomenclatura, así como de los datos de incidencia de las enfermedades. Inclusión de enfermedades infecciosas emergentes, como la encefalitis por el virus del Nilo Occidental, la encefalopatía espongiforme bovina, la gripe aviaria, la fiebre hemorrágica de Ébola y el síndrome respiratorio agudo grave (SARS). Secciones sobre microbiología forense, microscopia acústica de barrido (MAB), receptores de tipo toll (TLR) y células dendríticas.

Descripción de nuevos antimicrobianos como el antiviral adefovir dipovoxi y el agente antiprotozoos nitazoxanida. Sus recursos didácticos más destacados son: Recuadros sobre Informe semanal de morbilidad y mortalidad: revisan la epidemiología de los últimos casos de los Centers for Disease Control y Prevención;

Solución de problemas clínicos: utilizan historias de casos para alentar el pensamiento crítico en el examen de un problema clínico; Aplicaciones de la microbiología: centrados en los usos modernos y prácticos de la microbiología y la biotecnología; Enfermedades en la mira: reúnen distintas enfermedades del mismo órgano para ayudar a diferenciarlas y a aprender sus síntomas y diagnósticos, su modo de transmisión y su tratamiento

Antecedentes de la

microbiología

La microbiología empezó cuando el hombre aprendió a pulir piezas de vidrio y a combinarlas para lograr amplificaciones lo bastante grandes para poder ver los microbios. En el siglo XIII Roger Bacon postulo que la enfermedad era causada por criaturas vivas invisibles. Esta sugerencia la hicieron nuevamente Fracastoro de Verona (1483- 1553) y von Pleciz en 1762, pero ninguno de ellos dio prueba alguna.

En 1658, un monje llamado Kirchner hizo referencia a gusanos invisibles a primera vista en los cuerpos en descomposición, en la carne, en la leche, y en los exudados diarreicos. Si bien su descripción no era precisa, Kirchner fue el primero en reconocer la significación de las bacterias y otros microbios en la enfermedad. En 1665, Robert Hooke vio y describió células en un pedazo de corcho. Hooke estableció el hecho de que los cuerpos de animales y plantas, por complejos que parezcan, están a su vez compuestos por algunas partes elementales repetidas con frecuencia, acotación que no es de Hooke sino de la descripción de Aristóteles de la estructura celular de las cosas vivas que se remonta al siglo IV A.C.

Aunque probablemente no fuera el primero en ver las bacterias y los protozoos, Antoine van Leeuwenhoek, que vivió en Delft, Holanda, de 1632 a 1723, fue el primero en comunicar sus observaciones con descripciones y dibujos precisos. Leeuwenhoek tuvo los medios y la oportunidad de proseguir su pasatiempo favorito de tallar lentes y hacer un microscopio. Durante su vida hizo mas de 250 microscopios que consistían en lentes de tallado casero montadas en latón y plata, aumentando, los más poderosos de los, unas 200 o 300 veces

. Este microscopio tenia poca semejanza con el microscopio de luz compuesto de hoy, capaz de aumentar de 1 000 a 3 000 veces. El microscopio de Galileo, de 1610, y el de Hooke, de 16665, tenían jamás semejanza con el instrumento moderno, pero las lentes de los microscopios de Leeuwenhoek estaban mejor hechas. Leeuwenhoek registro cuidadosamente sus observaciones en una serie de cartas a la British Royal Society. En una de las primeras, fechada el 7 de septiembre de 1674, dirigida a Henry Goldemberg, secretario de la Royal Society describía animálculos diminutos que reconoció como protozoos de vida libre.El descubrimiento de los microbios espoleo el interés en el origen de las cosas vivas y despertó una fiebre de argumentos y especulaciones.

Por lo tocante a las formas superiores de vida, la explicación griega de la diosa Gea era capaz de crear personas a partir de piedras y de otros objetos inanimados había sido descartada. Pero aun Aristóteles pensó que los animales podrían originarse espontáneamente del suelo y su influencia se dejo sentir fuertemente en el siglo XVII. Unos 40 años A.C. Virgilio dio instrucciones para la propagación artificial de las abejas. Francesco Ridi (1626- 1697)demostró con un experimento que los microbios son diminutas criaturas que no necesitan antecesores.

Desarrollo histórico de

microbiología

Aunque los microorganismos se originaron hace aproximadamente 4.000 millones de años, la microbiología es relativamente una ciencia joven. Los primeros microorganismos se observaron hace 300 años y sin embargo pasaron unos 200 años hasta que se reconoció su importancia.

La microbiología surgió como ciencia tras el descubrimiento, gracias al perfeccionamiento del microscopio, de los microorganismos. El naturalista holandés Antoni van Leeuwenhoek fue el primero en describir, en 1683, estos organismos (a los que bautizó como "animálculos"), que observó con la ayuda de un microscopio construido por él mismo.

Descubrimiento de la función de los microorganismos como causantes de enfermedades (Koch y la bacteria del carbunco) Ya en 1546 Girolano Fracastoro había sugerido que las enfermedades podían deberse a organismos tan pequeños que no podían verse y que eran transmitidos de una persona a otra. Sin embargo, el descubrimiento de que las bacterias pueden actuar como agentes específicos de las enfermedades infecciosas en los animales fue realizado a través del estudio del carbunco, infección grave de los animales domésticos que es transmisible al hombre.

La demostración concluyente de la causa bacteriana o etiología del carbunco la proporcionó en 1876 Robert Koch, un médico rural alemán. Kosch empezó a estudiar el mundo microbiano después de que su mujer le regalara por su 28 cumpleaños un microscopio. Seis años después Koch anunció al mundo que había encontrado la bacteria del carbunco (Bacillos anthracis). Posteriormente él y sus colaboradores descubrieron las bacterias que causan la tuberculosis y el cólera.

Esta serie de experimentos se ajustaban a los criterios necesarios para poder establecer la relación causal entre un organismo específico y una enfermedad específica. Estos criterios se conocen como los postulados de Koch:

1.- El microorganismo debe estar presente en todos los casos de la enfermedad.2.- El microorganismo debe ser aislado del hospedador enfermo y obtenerse en cultivo puro en el laboratorio.3.- La enfermedad específica debe reproducirse cuando un cultivo puro del microorganismo se inocula a un hospedador susceptible sano.4.- El microorganismo debe ser recuperable de nuevo a partir del hospedador inyectado experimentalmente.

El descubrimiento posterior de los virus (Dimitri Ivanovski en 1892; el virus del mosaico del tabaco pasaba los filtros que retenían a las bacterias), agentes que no crecen en medios artificiales en el laboratorio como lo hacen las bacterias, han permitido realizar algunas modificaciones en los postulados de Koch.

Este trabajo sobre el carbunco condujo rápidamente a la edad de oro de la bacteriología. En 25 años la mayoría de los agentes bacterianos de las principales enfermedades humanas habían sido descubiertos y descritos.

Manteniendo sus propiedades antimicrobianas. Después de ensayar 605 sustancias con estas características encontró un compuesto, el 606, que cumplía estos requisitos. A esta sustancia la llamó Salvarsán y fue el primer compuesto químico sintetizado en laboratorio que podía curar una enfermedad sin ser tóxico para el paciente. Gracias a este descubrimiento le concedieron el premio Nobel en 1908. Hoy en día ya no se utiliza salvarsán para tratar la sífilis ya que ha sido reemplazado por un producto mucho más efectivo, el antibiótico penicilina. 

conceptos básicos a la

microbiología

BACTERIAS: 

Son seres unicelulares con morfología y actividad variables que se encuentran muy difundidos en la naturaleza. Un ejemplo sería el staphylococcus aureus  VIRUS: 

Elemento genético, parásito celular obligado. Son más sencillos y más pequeños que las bacterias. Para multiplicarse necesitan células vivas y por lo tanto, no se multiplican sobre los alimentos, actuando sobre los alimentos, actuando estos únicamente como vehículo de transporte para el hombre. Como ejemplo, se puede citar el virus de la Hepatitis A

DEFINICIÓN DE MICROORGANISMO :

Los microorganismos son organismos vivos de tamaño microscópico que poseen existencia individual. Los microorganismos no se agregan para formar tejidos y órganos como ocurre con los animales y vegetales superiores, por esto se dice que poseen existencia individual. Para poder ver los microorganismos se precisa del uso del microscopio u otras técnicas específicas de laboratorio. Los principales grupos de microorganismos son: 

MOHOS Y HONGOS: 

Son organismos pluricelulares con estructura similar a la de las plantas pero, careciendo de clorofila, no realizan la fotosíntesis, siendo saprófitos o parásitos. Algunos de ellos producen unas sustancias tóxicas llamadas micotoxinas, que si se ingieren a determinadas concentraciones pueden provocar enfermedades graves. 

ALGAS: 

Son organismos principalmente acuáticos que se caracterizan por presentar el pigmento de las plantas verdes, la clorofila, por lo que realizan la función fotosintética. Carecen de raíces, hojas y tallos y su tamaño varia desde células simples microscópicas hasta estructuras multicelulares macroscópicas. 

PROTOZOOS: Son las formas animales más primitivas que se caracterizan por ser parásitos unicelulares, poseer una membrana fina y estar dotados de movimiento. Los bortes de mayor importancia han estado relacionados con el consumo de agua contaminada, siendo el toxoplasma una de las especies de protozoos más importante, asociada al consumo de carne cruda o poco cocida,. La toxoplasmosis puede ser grave en mujeres embarazadas puesto que se puede transmitir a través de la placenta produciendo el aborto espontaneo o problemas mentales y físicos al feto. Los principales microorganismos desde el punto de vista de la higiene alimentaria son las bacterias. Éstas son las principales responsables de la mayoría de las enfermedades alimentarias, así como de muchos procesos de deterioro de los alimentos. Debe tenerse en cuenta que aunque los microorganismos no pueden verse, están presentes en todas partes: aire, suelo, alimentos, cualquier superficie, e incluso en el interior del organismo humano, en donde existen gran cantidad de bacterias, la mayoría localizadas en el aparato digestivo y respiratorio. Los manipuladores de alimentos deben acostumbrarse a impedir de forma continua, mediante buenas prácticas en el trabajo, que los microorganismos se multipliquen hasta niveles peligrosos para la salud de los consumidores o para los productos. 

CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS: En tecnología alimentaria se distingue entre microorganismos patógenos, microorganismos alterantes y microorganismos beneficiosos. Se denomina microorganismos patógenos a los que afectan a la salud del consumidor, causando enfermedades de origen alimentario, denominadas toxiinfecciones alimentarias. Aquellos microorganismos que utilizan los alimentos para crecer y multiplicarse en ellos, produciendo alteraciones en sus características, pero que no son perjudiciales para la salud del consumidor, se denominan microorganismos alteran tres. Los microorganismos tienen su papel e importancia en la naturaleza: son los responsables de la producción de determinados compuestos (sales,gases,etc) y de energía a través de la materia orgánica (proteínas, carbohidratos,grasas,etc). Gracias a las bacterias viven las plantas, necesarias a su vez para los animales. Los seres humanos igualmente necesitan de las plantas para vivir, de los animales y de diversas bacterias que participan en procesos fisiológicos. Existe por lo tanto, un gran número de microorganismo beneficiosos que son necesarios para la vida, como es el caso de las bacterias intestinales del hombre y de los animales, imprescindible para realizar la digestión de los alimentos. Dentro de este grupo encontramos también los que se emplean como mediadores en la fabricación de diversos productos, como por ejemplo, para la elaboración del yogur, el pan, la fermentación del vino, la cerveza, el queso, etc. 

EL TAMAÑO DE LOS MICROORGANISMOS: 

El reducido tamaño de los microorganismos hace necesaria la utilización de técnicas de laboratorio para detectar su presencia. La unidad de medida de los microorganismos es la micra, que representa la milésima parte de un milímetro. 

MULTIPLICACIÓN DE LAS BACTERIAS: 

Las bacterias se reproducen por un proceso que se conoce como fisión binaria. La fisión binaria o bipartición consiste en la división de una célula madre en dos células hijas. La pared bacteriana crece hasta formarse un tabique transversal que se separa a las dos nuevas bacterias hijas. UNA BACTERIA PUEDE DIVIDIRSE EN 2 CADA 20 MINUTOS Una bacteria, en su sustrato donde pueda crecer, por ejemplo un alimento, y bajo condiciones favorables de temperatura, humedad, etc., puede dividirse en 2 cada 20 minutos aproximadamente, seguidamente estas 2 bacterias se dividirán dando lugar a 4 y así sucesivamente. De esta forma, en ocho horas, una bacteria individual se habrá multiplicado en 16 millones de bacterias.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DESARROLLO DE LOS MICROORGANISMOS: 

La supervivencia y la velocidad de multiplicación de los microorganismos depende principalmente de los siguientes factores: naturaleza del alimento, temperatura, humedad, oxígeno, pH y sustancias inhibidoras.

Alimento:

 Los microorganismos necesitan alimentos (sustancias nutritivas) para desarrollarse y proliferar: carbohidratos, aminoácidos, proteínas, etc. Estas sustancias nutritivas las encuentran en el medio ambiente, y de forma abundante en los alimentos y en la suciedad con origen en alimentos (sangre, grasa, proteínas, etc.). Los alimentos potencialmente peligrosos como la carne, marisco, huevos, etc. son los que presenta un nivel elevado de sustancias nutritivas que favorecen el crecimiento de las bacterias. Estos alimentos suelen presentar:     - Alto contenido de proteína.     - Baja acidez.     - Alto contenido de humedad.

Humedad: 

Los microorganismos necesitan del agua para vivir y proliferar, requiriendo la presencia de agua para vivir y proliferar, requiriendo la presencia de agua en una forma disponible para poder crecer y llevar a cabo sus funciones metabólicas.

Oxígeno:  Las necesidades de oxígeno para el desarrollo de las bacterias son variables, desde las bacterias aeróbicas que solo crecen en presencia de oxígeno hasta las anaerobias que crecen en ausencia de oxígeno, o bien toleran niveles muy bajos. El envasado al vacío impide en gran medida él desarrollo de bacterias aerobias, así como el envasado en atmósfera modificada.

pH:  El pH determina la acidez o alcalinidad de un producto, siendo el pH neutro cuando el valor es de 7, pH inferiores indican acidez del producto y los superiores a 7 indican alcalinidad. En estado natural, la mayoría de los alimentos, como carnes, pescados, y productos vegetales, son ligeramente ácidos. La mayoría de las bacterias prefieren un pH alcalino, aunque algunas son capaces de sobrevivir a pH ácidos.   Ejemplos de productos ácidos don el vinagre y el zumo de limón, la sosa y el bicarbonato son productos alcalinos.

Sustancias inhibidoras:  Los alimentos pueden contener sustancias que inhiben el crecimiento microbiano. Estas sustancias pueden ser productos naturales como la lisozima del huevo o productos químicos que se añaden a los alimentos durante el proceso productivo para impedir el crecimiento de microorganismos indeseables: conservantes, antioxidantes etc.; por ejemplo los sorbetos añadidos al pan para controlar el crecimiento de levaduras. Todos los aditivos que se añaden a los alimentos deben estar autorizados y se identifican en la etiqueta con la letra E seguida de un número ( por ejemplo el ácido cítrico se identifica como E-330).

Tiempo:  En condiciones adecuadas de temperatura y humedad, a mayor tiempo, mayor desarrollo y crecimiento microbiano

Relación con otras ciencias de microbiología

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

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 la 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.

Subdisciplinas y otras disciplinas relacionadas

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 Agrología. Estudio de las algas y microalgas.Protozoología: Estudio de los protozoos.Micobacteriologia: Estudio del género Mycobacterium