Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
UNIDAD 1: FUNDAMENTOS DE LA BIOLOGÍA DE LOS MICROORGANISMOS - Coggle…
UNIDAD 1: FUNDAMENTOS DE LA BIOLOGÍA DE LOS MICROORGANISMOS
CONCEPTO
METODOLOGÍA COMÚN (Diseñada para estudiar seres vivos que no se pueden ver)
MICROBIOLOGÍA: Criterio artificial que obliga a incluir entidades sin más relación en común que su pequeño tamaño.
Se incluyen seres muy diversos procariotas y eucariotas, acelulares, unicelulares y pluricelulares. CRITERIO ARTIFICIAL (NO conceptos biológicos homogéneos)
OBJETO DE ESTUDIO: LOS MICROORGANISMOS
CELULARES
PROCARIOTAS
BACTERIAS
ARCHAEAS
EUCARIOTAS
HONGOS (Botánica
ALGAS (Botánica)
PROTOZOOS (Zoología)
ACELULARES
VIROIDES
PRIONES
VIRUS
Es una ciencia experimental, definible por su objeto de estudio: los microorganismos (término genérico que engloba al conjunto de formas vivas que no pueden ser percibidas a simple vista, y que por tanto requieren para su estudio la utilización de una metodología común y especial debido a su pequeño tamaño.
mikros (pequeño); bios (vida); logos (ciencia)
MÉTODOS
ESTERILIDAD: Es una tecnología esencial para obtener y mantener cultivos puros.
TIPOS DE CABINAS DE SEGURIDAD BIOLÓGICA
2
Flujo de aire: Entrada de aire a través de la abertura frontal, protegiendo al operador.
Flujo laminar descendente dentro de la cabina, para evitar contaminación de producto.
Protección triple: para el operador, el medio ambiente y el producto o muestra.
Aire extraído pasa por un filtro HEPA.
3
Todo el aire entra y sale a través de filtros HEPA (dos niveles de filtración)
Sistema de presión negativa para evitar fugas.
Manipulación a través de guantes integrados (sistema de guantes)
Diseño para contener agentes biológicos de alta peligrosidad (nivel de bioseguridad 3 y 4)
Cabina completamente sellada y hermética.
Máximo nivel de producción para el operador, el ambiente y las muestras.
1
El aire extraído pasa por un filtro HEPA antes de liberarse al exterior o recircularse.
Protección al personal y al ambiente, pero no protege las muestras.
Flujo de aire unidireccional hacia dentro, evitando que los aerosoles salgan de la cabina.
Diseño sencillo y económico. No tiene flujo laminar ni protección estéril para el material dentro de la cabina.
CULTIVOS: Estudiar una gran población de organismos iguales como si fueran un solo organismo (cultivos puros)
Uso de microscopios (instrumentos de amplificación de la imagen)
IMPORTANTE PARA:
MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
Energías limpias (biogás, bioetanol, biodiesel)
Fermentaciones (vino, cerveza, pan, lácteos, yogures)
Control de calidad
Metabolitos (aminoácidos, enzimas, colorantes, bioplásticos)
MEDIO AMBIENTE
Tratamiento de residuos (hidrocarburos o metales pesados)
Indicadores de calidad ambiental
Plantas tratamiento de aguas residuales
SALUD
Industria (desarrollo de vacunas, fármacos, probióticos)
Bacterias patógenas, microbiota normal (microbiota)
TIPOS
EVOLUCIÓN
VIROLOGÍA
PARASITOLOGÍA
MICOLOGÍA
GENÉTICA / GENÓMICA
BIOLOGÍA MOLECULAR
ECOLOGÍA
PROTOZOOLOGÍA
BACTERIOLOGÍA
FISIOLOGÍA / BIOQUÍMICA
FICOLOGÍA
INMUNOLOGÍA
PINCIPALES SUBDISCIPLINAS DE LA MICROBIOLGÍA
I ÉNFASIS BÁSICO
SISTEMÁTICA MICROBIANA: Clasificación y nomenclatura.
VIROLOGÍA: Virus y partículas subvíricas.
BIOQUÍMICA MICROBIANA: Enzimas y reacciones químicas en las células.
BIOLOGÍA MOLECULAR: Ácidos nucleicos y proteínas.
GENÉTICA MICROBIANA: Genes, herencia y variación genética (GENÓMICA)
ECOLOGÍA MICROBIANA: Diversidad microbiana y actividad en ambientes naturales; biogeoquímica.
FISIOLOGÍA MICROBIANA: Nutrición, metabolismo
II ÉNFASIS APLICADO
MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL: Producción a gran escala de antibióticos, alcohol y químicos (VACUNAS)
BIOTECNOLOGÍA: Producción de proteínas humanas por microorganismos modificados genéticamente (BIOGÁS, HIDRÓGENO)
AGRICULTURA, MICROBIOLOGÍA DEL SUELO: Diversidad microbiana y procesos en suelos (fijación biológica de nitrógeno; producción de CH4)
MICROBIOLOGÍA ACUÁTICA: Procesos microbianos en aguas y en aguas de desechos. Control de la calidad de las aguas (AGUA POTABLE, VERTIDOS DE PETRÓLEO)
INMUNOLOGÍA: Sistema inmune.
MICROBIOLOGÍA MÉDICA: Enfermedades infecciosas (patógenos)
¿QUIÉN PRODUCE EL OXÍGENO QUE RESPIRAMOS?
ECOSISTEMAS MARINOS (Algas unicelulares y las cianobacterias fotosintéticas) -> 50-85%
EXOSISTEMAS TERRESTRES (Los árboles y selvas) -> 28%
PERÍODOS DEL DESARROLLO
CULTIVO (Microbiología)
DESECHO DE LA TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA.
(O edad de ORO), cultivo de microorganismos, que llega hasta finales del siglo XIX, Pasteur y Koch Microbiología como ciencia experimental bien asentada.
OBSERVACIONAL (Microscopio)
TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA
Lenta acumulación de observaciones (desde 1675 aproximadamente hasta la mitad del siglo XIX), que arranca con el descubrimiento de los microorganismos por Leeuwenhoek (1675).
MODERNA (Nuevas Ciencias)
Los microorganismos se estudian en toda su complejidad fisiológica, bioquímica, genética, ecológica, etc., el surgimiento de disciplinas microbiológicas especializadas (VIROLOGÍA, INMUNOLOGÍA, ETC.)
(Desde principios del siglo XX hasta nuestros días), etapa del desarrollo molecular (MANIPULACIÓN)
ESPECULATIVO
Primer período, eminentemente especulativo, que se extiende desde la antigüedad hasta llegar a los primeros microscopistas.
TRANSMISIÓN: Las enfermedades no eran contagiosas entre personas, sino que se adquirían al inhalar aire "corrompido".
TEORÍA MIASMÁTICA DE LA ENFERMEDAD (s. XVII): Sostenía que las infecciosas como la peste o el cólera, eran causadas un vapor o emanación nociva proveniente de materia orgánica en descomposición, aguas estancadas o suelos contaminados
Motivó la higiene pública, como mejorar el saneamiento y la ventilación en ciudades.
RESUMEN
3er. PERÍODO: CULTIVO DE MICROORGANISMOS: Figuras como Pasteur y Koch asientan las bases de la microbiología.
2do. PERÍODO: PRIMEROS MICROSCOPISTAS: Lenta acumulación de observaciones, inicia con el descubrimiento de los microorganismos por Leeuwenhoek.
4o. PERÍODO: ETAPA MODERNA: Los microorganismos se estudian en toda su complejidad fisiológica, bioquímica, genética, ecológica, etc.; surgen nuevas ciencias.
1er. PERÍODO: ESPECULATIVO: Se extiende desde la antigüedad hasta llegar a los primeros microscopistas.
NOMBRES CONOCIDOS
ANTONIUS VAN LEEUWENHOEK (1632-1723): El primer microscopio (1683, descubre las bacterias)
HOOKE Y LEEUWENHOEK: Primeros en ver microorganismos.
Estudia los glóbulos rojos, células de la sangre y el sistema de irrigación de tejidos transparentes.
Estructurales de las semillas y embriones de plantas.
Describe por primera vez a los espermatozoides de varias especies, incluidos los humanos.
Protozoos (como Giardia, que encontró en sus propias heces)
También fue quizá el primero en preparar medio para cultivar microorganismos.
Abundancia y ubicuidad de sus animálculos, observándolos en vinagre, placa dentral, etc.
CORNELIUS DREBBEL (1572-1633): 1621. La primera referencia segura sobre el microscopio.
ROBERT HOOKE: Primeras observaciones microscópicas de los cuerpos fructíferos de los mohos (Micrographia-1665) (Diseñó un microscopio a partir del fabricado por Jansen)
Fundador de la Citología, la ciencia que estudia las células (primera vez palabra célula)
Describió los hongos filamentosos.
Una explicación plausible acerca de los fósiles (paleontología)
ZACHARIAS JANSSEN (1583-1638): 1608. Construye el primer microscopio compuesto.
LOUIS PASTEUR (1822-1895) "Padre de la Bacteriología" (Teoría de la Biogénesis)
Fermentación láctica
Culminó con la Teoría de la Generación Espontánea
Fermentación por levaduras
Pasteurización
FRANCESCO REDI (s.XVII) (Carne en frascos)
JOSEPH LISTER (1827-1912) (Nace antisepsia, el método de Lister con la utilización del ácido carbólico (Reducción de mortalidad de paciente quirúrgicos por infecciones, 50 al 15%)
FERNDINAND COHN (Descubrimiento de las esporas bacterianas (Bacilus))
NUEVO SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS
Descubrió las esporas de resistencia, formas embutidas que se forman en condiciones adversas.
KOCH (fundador de la Microbiología médica)
Proceso de descubrimiento del agente patógeno entre ratones)
WALTER HESSE(1882) (Desarrollo de la metodología) y ANGELINA FANNY EILSHEMIUS (Desarrollo de medios de cultivo sólidos, uso del agar-agar como agente solidificante)
ALEXANDER FLEMING (Quimioterapia y Antibióticos)
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
EN 1886 CLASIFICACIÓN DE HAECKEL: TRES REINOS
PLANTAE
PROTISTA (Unicelulares) (Reino de las formas primitivas e intermedio entre los reinos Animal y Plantae)
INFERIORES (Bacterias)
SUPERIORES (Algas, hongos y protozoos)
ANIMALIA
EN 1950 (COMPLEJIDAD CELULAR): DOS REINOS (MANUAL BERGEYS)
EUKARIOTAE (Animales, plantas, hongos y protistas)
PROKARIOTAE (Bacterias y Cianobacterias)
HASTA EL S. XVIII DOS REINOS:
PLANTAE (Vegetal) (Algas y hongos microscópicos)
ANIMALIA (Animal) ("Infusorios")
GEN DEL ARNr 16S CÓDIGO DE BARRAS GENÉTICO DE BACTERIAS
ÁRBOL FILOGENÉTICO UNIVERSAL
Las arqueas y bacterias son bastante similares en tamaño y forma, aunque algunas arqueas tienen formas inusuales. A pesar de esta semejanza visual con las bacterias, las arqueobacterias poseen genes y varias rutas metabólicas que son más cercanas a las de los eucariotas, en especial en las enzimas implicadas en la transcripción y la traducción.
Originalmente, sólo se clasificaron los metanógenos en este nuevo dominio, luego los considerados extremófilos que sólo vivían en hábitats como aguas termales y lagos salados.
A finales del siglo XX, con el advenimiento de la metagenómica los microbiólogos se dieron cuenta de que Arqueas son un grupo grande y diverso de organismos ampliamente distribuidos en la naturaleza, y que son comunes en hábitat mucho menos extremos, como suelos y océanos.
HIPÓTESIS DE LOS DOS DOMINIOS (2015): METAGENÓMICA: Phylum Lokiarchaeota: Forman un grupo común con los eucariotas y su genoma codifica un extenso número de proteínas típicas de eucariotas.
Los metanógenos son tan distantes de las bacterias como de los eucariotas, declarando en consecuencia el descubrimiento de "una tercera forma de vida". Asumiendo que las condiciones en la Tierra durante el inicio de sus tiempos fueron anaerobias, se cuncluyó que los metanógenos serían un linaje muy antiguo y se les llamó arqueobacterias (Archaebacteria).
HIPÓTESIS: La célula eucariota ha evolucionado a partir de arqueas ancestrales que ya poseían algunas características específicas de los eucariotas.
Se aceptó que estos nuevos organismos como procariotas, pero no bacterias. Entonces se creó un sistema llamado de tres dominios, reemplaza al anterior sistema de dos reinos formado por los grupos Eucariota y Procariota.
En 1977, identificó un grupo "sui generis" de bacterias metanógenas que por ARNr-16S alejadas de las demás bacterias. Se concluyó de este modo que la mayor divergencia entre organismos procariotas se da entre metanógenos (arqueas) y las demás bacterias.
"NATURE" (2020): La vida compleja surgió siguiendo lo que ellos llaman las tres "es". Primero la arquea enredó a una bacteria con sus tentáculos, después la engulló, y por último la endogenizó, estableció una relación de cooperación para intercambiarse nutrientes (sintrofía). La bacteria (hasta entonces un organismo independiente), se transformó en una mitocondria, un orgánulo para aportar energía a su huésped.
La vida eucariota habría surgido cuando una arquea engulló una bacteria y estableció con ella una relación de cooperación.
La arquea ancestral anaerobia, metabolismo fermentativo, degrada aminoácidos y produce ácido fórmico e hidrógeno.
Una bacteria reductora del sulfato los aprovecharía (colaboración sintrófica). La SRB produce sulfhídrico que reacciona con el oxígeno, y así se evitaría el efecto tóxico de dicho gas sobre ambos microorganismos.
Una alfaproteobacteria queda enredada en las protusiones de la arquea. La proteobacteria es capaz de utilizar el oxígeno y ahora forma parte del mnega-a-trois sintrófico.
PATESCIBACTERIA (SUPERFILO MICROBIANO OCULTO)
ESTILO DE VIDA: Simbiontes, Epibiontes o Parásitos de otros organismos.
DISTRIBUCIÓN: Microbiota humana, suelos, agua dulce, océanos y ambientes extremos.
GENOMAS REDUCIDOS: Entre 0.5 y 1.5 Mb, capacidad metabólica limitada (Siempre más pequeño que el de las bacterias)
CARACTERÍSTICAS METABÓLICAS
Dependientes de otros microorganismos.
Carecen de vías metabólicas completas.
TAMAÑO CELULAR: Ultrapequeñas (0.2-0.3 micrómetros). Nanobacterias.
ROL ECOLÓGICO
Ayudan en el reciclaje de nutrientes.
Simbiosis en ecosistemas microbianos.
Representan desde 26% hasta 50% del total de la diversidad bacteriana.
Superfilo bacteriano descubierto mediante metagenómica.
DPANN: Acrónimo formado por las iniciales Diapherotrites, Parvarchaeales, Aenigmarchaeota, Nanoarchaeota y Nanohaloarchaeota.
DESCUBRIENDO LAS DPANN
PEQUEÑO TAMAÑO CELULAR (0.2-0.5 micrómetros) y genomas extremadamente reducidos (Menores de 1 Mb)
SIMBIONTES O PARÁSITAS de otros microorganismos.
Metabolismo muy limitado: Dependen de un hospedador.
Descubiertas mediante metagenómica (Análisis de ADN ambiental)
DISTRIBUCIÓN: En ambientes extremos como aguas termales, ambientes salinos y sedimentos profundos anóxicos.
ARQUEAS ULTRARREDUCIDAS: Pertenecen a un supergrupo filogenético dentro de Arqueas (Nanoarqueas)
VENTANA EVOLUTIVA: Muestran cómo los genomas pueden reducirse adaptándose a estilos de vida dependientes.