Contenido

Sobrelosautores xi

Prefacio xii

Parte I

2

3

Introducción a la microbiología

Historiay ámbito de la microbiología

1.1 Los miembrosdel mundo contemporáneo1.2 El descubrimientode los microorganismos1.3 El conflictoacerca de la generación espontánea1.4 La edad de oro de la microbiología

111Técnicasy aplicaciones 1.1:el método científico111Enfermedades 1.2:los postulados moleculares

de Koch

El desarrollo de la microbiología industrial yla ecología microbiana

Ámbito y relevancia de la microbiología

El futuro de la microbiología

1.5

1.61.7

Estudiode la estructura microbiana:microscopíay preparación de muestras2.1 Lentesy desviación de la luz2.2 El microscopioóptico2.3 Preparacióny tinción de muestras2.4 Microscopíaelectrónica2.5 Nuevastécnicas en microscopía

Estructura y función de la célula procariota

3.1 Descripción general de la estructura de la célulaprocariota

Membranas celulares procariotas111Ecologíay diversidad microbiana 3.1:

microbios gigantesLa matriz citoplasmática111Ecologíay diversidad microbiana 3.2:

Imanes vivos

El nucleoidePlásmidos

La pared celular bacterianaParedes celulares de arqueasSecreción de proteínas en procariotasComponentes externos a la pared celularQuimiotaxis

La endospora bacteriana

3.2

3.3

3.43.53.63.73.83.93.103.11

Estructuray función de la célula eucariota4.1 Descripcióngeneral de la estructura de la

célula eucariota 79La membranaplasmáticay la estructura de la membrana 81Matriz citoplasmática, microfilamentos, filamentos

intermedios y microtúbulos 83111Enfermedad 4.1: desplazándose 84

Orgánulos de las vías biosintética-secretora y endocítica 84Ribosomas eucariotas 88

4

4.24.3

4.44.5

4.64.7

Mitocondrias

Cloroplastos111Ecologíay diversidadmicrobiana4.2:el origende

lacélulaeucariota

El núcleo y la división celularCubiertas celulares externas

Cilios y flagelosComparación de las células procariotas y eucariotas

8890

9191949596

1

1368

10

4.84.94.104.11

Parte 11 Nutrición, crecimiento ycontrol microbianos

11

121314

17

1718252831

396 El crecimiento microbiano

6.1 El ciclo celular procariota6.2 La curva de crecimiento6.3 Medida del crecimiento microbiano

6.4 Cultivo continuo de microorganismos6.5 Influencia de los factores ambientales

en el crecimiento111Ecología y diversidad microbiana 6.1:

la vid~ por encima de 100 O( 138El crecimiento microbiano en los ambientes naturales 142

3942

119

11912312813143

48

13251

5253556263657173

6.6

7 Control de microorganismos medianteagentes físicos y químicos7.1 Definiciones de los términos más frecuentes

111Técnicasy aplicaciones7.1:laseguridadenlos laboratoriosde microbiología

Cinética de la muerte microbianaCondiciones que afectan a la eficacia de los

agentes antimicrobianosUso de métodos físicos en el control microbianoUso de agentes químicos en el control microbiano111Técnicas y aplicaciones 7.2: precauciones generales

en los laboratorios de microbiología

Evaluación de la eficacia de agentesantimicrobianos 164

149149

150151

797.27.3

7.47.5

152153158

1607.6

v

5 Nutrición microbiana 1015.1 Necesidades nutricionales básicas 1015.2 Necesidades de carbono, hidrógeno,

oxígeno y electrones 1025.3 Tipos nutricionales de microorganismos 1025.4 Necesidades de nitrógeno, fósforo y azufre 1045.5 Factores de crecimiento 1055.6 Captación celular de nutritientes 1055.7 Medios de cultivo 110

111Acontecimientos históricos 5.1:el descubrimiento

del agar como agente solidificante y el aislamientode cultivos puros 112

5.8 Aislamiento de cultivos puros 113111Técnicas y aplicaciones 5.2:enriquecimiento

y aislamiento de cultivos puros 116

vi Contenido

8

Parte 111 Metabolismo microbiano

Metabolismo: energía, enzimas y regulación

8.1 Descripción general del metabolismo8.2 Energía y trabajo8.3 Las leyes de la termodinámica8.4 La energía libre en las reacciones químicas8.5 La función del ATP en el metabolismo8.6 Las reacciones de oxidorreducción y el

transporte de electronesLas enzimasNaturaleza e importancia de la regulación

metabólica8.9 Canalización metabólica8.10 Control de la actividad enzimática

Metabolismo: liberación y conservaciónde energía

9.1 Procesos generadores de energía en losquimioorganótrofos

Respiración aerobiaDegradación de glucosa a piruvatoEl ciclo de los ácidos tricarboxílicosTransporte de electrones y fosforilación oxidativaRespiración anaerobiaFermentaciones111Acontecimientos históricos 9.1:

la microbiología y la Primera Guerra MundialCatabolismo de carbohidratos y de polímeros

intracelulares de reservaCatabolismo de lípidosCatabolismo de proteínas y aminoácidosQuimiolitotrofiaFototrofia111Ecología y diversidad microbiana 9.2:

el drenaje ácido de minas

8.78.8

9

10

9.29.39.49.59.69.7

9.8

9.99.109.119.12

Metabolismo: uso de energía en la biosíntesis

10.1 Principios generales de la biosíntesis10.2 Los metabo1itosprecursores10.3 Fijación de COl en autótrofos10.4 Síntesis de azúcares y polisacáridos10.5 Síntesis de aminoácidos10.6 Síntesis de purinas, pirimidinas, y nucleótidos10.7 Síntesis de lípidos

Parte IV Biología molecular y genéticamicrobianas

11 Genética microbiana: estructura génica,replicación y expresión

111 Acontecimientos históricos 11.1:

el descubrimiento de la estructura del DNA

El DNA como material genéricoEl flujo de la información genéricaEstructura de los ácidos nucleicos

Replicación del DNAEstructura génicaTranscripción111Curiosidades 11.2:

RNAcatalítico (ribozimas)

11.1

11.2

11.3

11.4

11.5

11.6

167

167169169170171

172174

180180181

191

191193194198200205207

210

210211212212214

215

225

226227228230235241242

247

248249251252253264268

268

11.711.8

El código genéricoTraducción

12 Genética mcirobiana: regulaciónde la expresión génica12.1 Nivelesde regulaciónde la expresióngénica12.2 Regulaciónde la iniciaciónde latranscripción

11 Acontecimientos históricos 12.1:

el descubrimiento de la regulación génica

Regulación de la e1ongación de la transcripciónRegulación a nivel de la traducciónSistemas de regulación global

Regulación de la expresión génica enEucarya y Archaea

12.312.412.512.6

13 Genética microbiana: mecanismos

de variación genética13.1 Las mutaciones y sus bases químicas13.2 Detección y aislamiento de mutantes13.3 Reparación del DNA13.4 Generación de variabilidad genérica13.5 Elementos transponibles13.6 Plásmidos bacterianos13.7 Conjugaciónbacteriana13.8 Transformación del DNA13.9 Transducción13.10 Elaboración de mapas del genoma13.11 Recombinación y elaboración de mapas

genómicos en virus

Parte V Tecnología del DNAy genómica

14 Tecnología del DNA recombinante

14.1 Una perspectiva histórica14.2 DNA síntetico

14.3 Reacción en cadena de la polimerasa14.4 Electroforesis en gel14.5 Los vectores de clonación y la producción de DNA

recombinanteConstrucción de genotecasInserción de DNA recombinante en células huéspedExpresión de genes ajenos en células huésped111 Técnicas y aplicaciones 14.1: visualización

de proteínas con fluorescencia verde

14.9 Aplicaciones de la ingeniería genérica111 Técnicas y aplicaciones 14.2: los tumores

vegetales y la ingeniería genética en la naturaleza

14.10 Impacto social de la tecnología del DNArecombinante

14.614.7

14.8

15 Genómica microbiana

15.1 Introducción15.2 Determinación de secuencias de DNA15.3 Secuenciación a1eatoriade genomas completos15.4 Bioinformática15.5 Genómica funcional15.6 Genómica comparada15.7 Proteómica15.8 Ideas surgidas del análisis de genomas

microbianos15.9 Genómica ambiental

275276

291

292293

294302305307

313

317

317324326329332334337342345349

350

357

357361362366

366370371371

374375

378

380

383

383384384388388391393

395402

ParteVI Losvirus

16 Virus:introducción y características generales16.1 Desarrollo inicial de la virología

. Acontecimientos históricos 16.1:enfermedades ycolonización inicialde América

Propiedades generales de los virusEstructura de los virus

Reproducción víricaCultivo de virus

Purificación y ensayos víricosPrincipios de taxonomía de virus. Curiosidades 16.2:el origen de los virus

16.216.316.416.516.616.7

17 Virus: virus de Bacteria y Archaea

17.1 Clasificación de virus de bacterias y de arqueas17.2 Fagosde DNA de cadena doble virulentos

. Ecologíay diversidad microbiana 17.1:crecimiento independiente del huésped en unvirusde arqueas

Fagos de DNA de cadena simple

Fagos de RNABacteriofagos atemperados y lisogeniaGenomas de bacteriófagos

17.317.417.517.6

18 Virus:virus de eucariotas y otros agentesinfecciososacelulares18.1 Taxonomíade los virus de eucariotas18.2 Reproducciónde los virus de vertebrados

. Ecologíaydiversidadmicrobiana18.1:SARS: la evolución de un virus

. Técnicasyaplicaciones18.2:construyendo un virus

18.3 Infeccionescitocidasy dañocelular18.4 Infeccionesvíricaspersistentes,latentesy lentas18.5 Virusy cáncer18.6 Virusde plantas18.7 Virusde hongos y de protistas18.8 Virusde insectos

18.9 Viroidesy virusoides18.10 Priones

ParteVII Ladiversidaddel mundomicrobiano

19 Evoluciónmicrobiana, taxonomía y diversidad19.1 Evolución microbiana19.2 Introducción a la clasificación y taxonomía

microbiana19.3 Rangos taxonómicos19.4 Técnicasparadeterminarla taxonomía

y filogenia microbianaEvaluando la filogenia microbianaLos principales divisiones de los seres vivosEl manual Bergey de sistemática bacteriana. Ecologíay diversidad microbiana 19.1:

listas de nomenclatura "oficial":una carta

de Bergey

19.8 Estudio de la filogenia y diversidad

en procariotas

19.519.619.7

407

407

408409409417417419423423

427

428428

429436437438444

447447448

451

458459461461463466466467468

471471

477480

481488489493

494

494

Contenido

20 Archaea

20.1 Introducción a Archaea

20.2 Phylum Crenarchaeota20.3 Phylum Euryarchaeota

. Ecología y diversidad microbiana 20.1:

filogenia de arqueas: ¿existe algún otro phylum

además de Crenarchaeota y Euryarchaeota?. Ecologíay diversidadmicrobiana20.2:

arqueas metanotróficas

21 Bacteria: deinococos y gramnegativasno proteobacterias21.1 Aquificaey Thermotogae21.2 Deinococcus-Thermus21.3 Bacterias fotosintéticas

. Ecologíay diversidad microbiana 21.1:

el mecanismo de la motilidad por deslizamientoPhylum PlanctomycetesPhylum ChlamydiaePhylum SpirochaetesPhylum Bacteroidetes

21.421.521.621.7

22 Bacteria: las Proteobacterias

22.1 Clase Alphaproteobacteria22.2 Clase Betaproteobacteria

22.3 Clase Gammaproteobacteria. Ecologíay diversidad microbiana 22.1:

bioluminiscenciabacteriana

22.4 Clase Deltaproteobacteria

22.5 Clase Epsilonproteobacteria

23 Bacteria: grampositivas con bajo contenidode G + e23.1 Introduccióngeneral23.2 Clase Mollicutes (los micoplasmas)23.3 Estructura del peptidoglicano y de las endosporas

. Curiosidades 23.1: esporas en el espacio

23.4 Clase Clostridia23.5 Clase Bacilli

24 Bacteria: grampositivas con altocontenido de G + e24.1 Propiedades generales de los actinomicetos24.2 Suborden ACtinomycineae24.3 Suborden Micrococcineae

24.4 Suborden Corynebacterineae24.5 Suborden Micromonosporineae24.6 Suborden Propionibacterineae24.7 Suborden Streptomycineae24.8 Suborden Streptosporangineae24.9 Suborden Frankineae

24.10 Orden Bifidobacteriales

25 Protistas

25.1 Distribución25.2 Nutrición

25.3 Morfología25.4 Enquistamiento y exquistamiento25.5 Reproducción25.6 Clasificación de los protistas

vii

503

503507508

511

513

519

519520520

527530531532534

539

540546551

559562567

571

571571572576576578

589589593593595597598598601601602

605

606606607608608609

viii Contenido

. Enfermedad25.1: proliferación de algas tóxicas (HAB)

. Técnicasy aplicaciones 25.2: importancia prácticade las diatomeas /

26 Hongos (Eumycota)26.1 Distribución26.2 Importancia26.3 Estructura

26.4 Nutrición y metabolismo26.5 Reproduccion26.6 Características de las divisiones de los hongos

Parte VIII Ecología y simbiosis

27 Introducción a la ecología microbiana y ciclosbiogeoquímicos

27.1 Fundamentosde la diversidadmicrobiana y ecología. Ecologíay diversidadmicrobiana27.1: la ecología

microbianafrente a la microbiología ambiental

Ciclos biogeoquímicosEl ambiente físicoEcología microbiana y sus métodos: una

descripción general. Técnicasy aplicaciones 27.2: microorganismos

termófilos y biotecnología moderna

27.227.327.4

28 Microorganismos de ambientes marinosy de agua dulce28.1 Ambientes marinos y de agua dulce

. Enfermedad28.1: nuevos agentes en la

medicina-El marcomo lanuevafrontera

Adaptaciones microbianas a los ambientesmarinos y de agua dulce

Microorganismos de ambientes marinosMicroorganismos de ambientes de agua dulce

28.2

28.328.4

29 Microorganismos de ambientes terrestres 68729.1 Los suelos como ambiente para los microorganismos 68729.2 Suelos, plantas y nutrientes 689

. Curiosidades29.1:unexperimientodel nitrógeno

no intencionado a escala global

Microorganismos del sueloMicroorganismos y la formación de diferentes

suelos

Asociaciones de los microorganismos con plantasvasculares

. Ecologíay diversidad microbiana 29.2: micorrizas y la

evoluciónde lasplantasvascularesMicroorganismos del suelo y la atmósfera. Ecologíay diversidad microbiana 29.3: suelos, termita s,

microorganismos intestinales y metano atmosférico. Técnicasy aplicaciones29.4: manteniendo en el

interior el aire fresco con microorganismos del sueloLa biosfera del subsuelo

Microorganismos del suelo y salud humana

29.329.4

29.5

29.6

29.729.8

30 Interacciones microbianas30.1 Interaccionesmicrobianas

. Ecologíay diversidad microbiana 30.1: Wolbachiapipientis:¿elmicroorganismo más infeccioso delmundo?

. Ecología y diversidad microbiana 30.2:

coevolución de los animales y sus comunidadesmicrobianas del intestino

...

621

624

629630630631632632635

643

643

644644653

659

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667

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693

696

697708

709

710711713

717717

720

725

30.230.3

Interaccionesentre seres humanosy microorganismosMicrobiota normal del cuerpo humano. Técnicasy aplicaciones 30.3: prebióticos para

humanos y animales

734735

739

Parte IX Resistencia inespecífica (innata)y respuesta inmunitaria

31 Resistencia inespecífica (innata) del huésped31.1 Visión general de la resistencia del huésped31.2 Células, tejidosy órganosdel sistemainmunitario31.3 Fagocitosis31.4 Inflamación31.5 Barreras físicas en la resistencia inespecífica

(innata)Mediadores químicos en la resistencia

inespecífica (innata) 762

743743744752756

75831.6

32 Inmunidad específica (adaptiva)32.1 Visióngeneral de la inmunidad específica

(adaptiva)AntígenosTipos de inmunidad específica (adaptiva)Reconocimiento de lo extraño. Técnicasy aplicaciones 32.1: selección del

donante en los trasplantes de órganos de tejidos

Biología de las células TBiología de las células BAnticuerposAcciones de los anticuerpos. Ténicasy aplicaciones 32.2: tecnología de los

anticuerposmonoclonales

Resumen: el papel de los anticuerpos y de loslinfocitos en la defensa inmunitaria

32.10 Tolerancia inmunitaria adquirida32.11 Trastornos inmunitarios

802802803

773

32.232.332.4

774774776778

32.532.632.732.8

779781786789799

80032.9

Parte X Enfermedades microbianasy sucontrol

33 Patogenicidad de los microorganismos 81533.1 Relaciones huésped-parásito 81533.2 Patogenia de las enfermedades víricas 81833.3 Visión general de la patogenia bacteriana 82033.4 Toxigenicidad 824

. Técnicas y aplicaciones 33.1: detección yeliminación de endotoxinas 830

33.5 Defensas del huésped frente a la invasiónmicrobiana 830

33.6 Mecanismos microbianos para escapar de las

defensas huésped 832

34 Quimioterapia antimicrobiana 83534.1 El desarrollo de la quimioterapia 835

. Técnicay aplicaciones34.1:el uso de los antibióticos

en la investigación microbiológica 83734.2 Características generales de los fármacos

antimicrobianos 83734.3 Determinación de los niveles de actividad

antimicrobiana 84034.4 Fármacos antibacterianos 841

Contenido ix

34.5 Factores que influyen en la eficacia de los fármaco s 37.6 Enfermedades priónicas 944antimicrobianos 849

34.6 Resistencia a fármaco s 849 38 Enfermedades humanas causadas por bacterias 94711 Enfermedad 34.2: uso inapropiado de los 38.1 Enfermedades transmitidas por el aire 948

antibióticos y resistencia a fármacos 850 38.2 Enfermedades transmitidas por artrópodos 96034.7 Fármacos antifúngicos 854 11 Acontecimientos históricos 38.1: los riesgos de la34.8 Fármacos antivíricos 855 investigación microbiológica 96034.9 Fármacos antiprotozoarios 856 38.3 Enfermedades por contacto directo 964

11 Enfermedad 38.2: biofilms 96935 Microbiología e inmunología clínicas 859 11 Enfermedad 38.3:estafilococos resistentes a

35.1 Muestras 859 antibióticos 972

11 Técnicasy aplicaciones 35.1: prácticas 11 Enfermedades 38.4: historia breve de la sífilis 974

microbiológicas estándares 861 38.4 Enfemedades transmitidas por alimentos y35.2 Identificación de microorganismos en las muestras 864 por el agua 979

11 Curiosidades 35.2: biosensores: 11 Técnicas y aplicaciones 38.5:toxinas de clostridiumel futuro es ahora 871 como agentes terapéuticos: los beneficios de

35.3 Inmunología clínica 875 las proteínas más tóxicas de la naturaleza 983

11 Técnicasy aplicaciones 35.3: historia 38.5 Sepsis y choque séptico 987

e importancia del serotipado 876 38.6 Enfermedades zoonóticas 98735.4 Problemas de susceptibilidad 882 38.7 Infecciones dentales 99135.5 Los ordenadores en la microbiología clínica 882

39 Enfermedades humanas causadas por36 Epidemiología de las enfermedades infecciosas 885 hongos y protistas 997

36.1 Terminologla epidemiológica 886 39.1 Hongos y protistas patógenos 99711 Acontecimientos históricos 36.1:John Snow 39.2 Enfermedades transmitidas por el aire 999-El primer epidemiólogo 886 39.3 Enfermedades transmitidas por artrópodos 1001

36.2 Determinación de la frecuencia: las herramientas del 11 Enfermedad 39.1: historia breve de la malaria 1002

epidemiólogo 887 39.4 Enfermedades por contacto directo 100836.3 Identificación de una enfermedad infecciosa en una 39.5 Enfermedades transmitidas por los alimentos

población 888 y por el agua 101211 Acontecimientos históricos 36.2: "Maríala Tifoidea" 889 39.6 Enfermedades oportunistas 1016

36.4 Identificación de una epidemia 889 11 Enfermedad 39.2: la emergencia de la candidiasis 101836.5 El ciclo de la enfermedad infecciosa: historia de una

enfermedad 891 Parte XI Microbiología de los alimentos11 Acontecimientos históricos 36.3:los primeros e industrial

indiciosde la transmisión persona-persona de unaenfermedad infecciosa 896 40 Microbiología d(i! los alimentos 1023

36.6 Virulencia y modo de transmisión 897 40.1 Crecimiento de los microorganismos en los36.7 Enfermedades infecciosas y patógeno s emergentes y alimentos 1024reemergentes 897

40.2 Crecimiento microbiano y descomposición de los36.8 Control de las epidemias 90011 Acontecimientos históricos 36.4:las primeras

alimentos 1026

Inmunlzaciones 902 40.3 Control de la descomposición de los alimentos 1028

36.9 Preparación frente al bioterrorismo 905 111Acontecimientos históricos 40.1: un ejército

111Acontecimientos históricos 36.5: 1346 viaja a su estómago 1030

-El primer ataque documentado de40.4 Enfermedades transmitidas por los alimentos 1032

guerra biológica 905 11 Acontecimientos históricos 40.2: fiebre tifoidea

36.10 Viajes globalizados y consideraciones sanitarias 907 y productos enlatados 1033

36.11 Infecciones nosocomiales 90840.5 Detección de los patógeno s transmitidos

por los alimentos 103537 Enfermedades humanas causadas por virus 40.6 Microbiología de los alimentos fermentados 1036

y priones 913 11 Técnicas y aplicaciones 40.3: chocolate:

37.1 Enfermedades transmitidas por el aireel lado dulce de la fermentación 1037

914 11 Técnicas y aplicaciones 40.4: cultivos iniciadores, infecciones11 Enfermedad 37.1:los síndromes de Reyey I

con bacteriófagos y plásmidos 1039de Guillain-Barré 918 40.7 Microorganismos como alimentos y suplementos37.2 Enfermedades transmitidas por artrópodos 922 alimentarios 1046

11 Enfermedad 37.2: fiebres hemorrágicas víricas:una lección de historia microbiana 923

Microbiología aplicada e industrial 104937.3 Enfermedades por contacto directo 92541

37.4 Enfermedades transmitidas por los alimentos 41.1 Purificación de aguas y análisis sanitarios 1050y por el agua 939 11 Técnicas y aplicaciones 41.1:

11 Acontecimientos históricos 37.3: historia breve enfermedades transmitidas por el agua, suministrosde la polio 941 de agua y filtración lenta de arena 1051

37.5 Enfermedades zoonóticas 941 41.2 Tratamiento de aguas residuales 1054

x Contenido

41.3 Microorganismos utilizados en la microbiologíaindustrial

. Técnicas y aplicaCiones 41.2: el potencial de lasarqueas termófilos en la biotecnología

Crecimiento de microorganismos en ambientescontrolados

Principales productos de la microbiologíaindustrial

Biodegradación y biorren{ediación por lascomunidades naturales

. Ecologíay diversidad microbiana 41.3:metanógenos -una nueva función para ungrupo microbiano único

Bioaumentación

. Ecologíay diversidad microbiana 41.4: unhongo con un apetito voraz

Microorganismos con productos. Técnicas y aplicaciones 41.5: unión

estreptavidina-biotina y biotecnologíaImpactos de1a biotecnología microbiana

41.4

41.5

41.6

41.7

41.8

41.9

1060

1061

1064

1070

1075

1078

1080

10811082

1084

1086

Apéndice I

Apéndice 11

Glosario

Créditos

índice

Revisión de la química delas moléculas biológicas A-1

Vías metabólicas comunes A-13

G-1

(-1

1-1