Introducción a la microbiología

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Capitulo de introdución a la microbiología. Desarrollo histórico. Proyección futura.

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  • Introducción a la microbiología

    1. 1. <ul><li>UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA </li></ul><ul><li>Objetivos </li></ul><ul><li>Conocer </li></ul><ul><ul><li>-Las diferentes aplicaciones de la microbiología </li></ul></ul><ul><ul><li>-Las características de los seres vivos </li></ul></ul><ul><li>Asimilar </li></ul><ul><ul><li>- La microbiología avanza a medida que los microorganismos se involucran en más procesos </li></ul></ul><ul><ul><li>-Evolutivamente los organismos forman tres grandes dominios : Bacteria , Archaea y Eukarya . La clasificación es un proceso dinámico </li></ul></ul><ul><li>Comprenda y discuta </li></ul><ul><ul><li>- El solapamiento entre la microbiología, la botánica y la zoología </li></ul></ul><ul><ul><li>- La dinámica del pensamiento científico </li></ul></ul><ul><ul><li>- La importancia del conocimiento de la Microbiología y su incidencia en otros campos como: Medicina, Ecología e Industria </li></ul></ul>
    2. 2. UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA Tema 1. Concepto y desarrollo histórico: Microbiología y microorganismos. El descubrimiento de los microorganismos. Controversia de la generación espontánea. Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología. Ámbito y relevancia de la microbiología. La microbiología del Siglo XXI. Evolución y diversidad del mundo microbiano. LUCA ( L ast U niversal C ell A ncestor). Principales grupos de microorganismos y su ubicación en las grandes divisiones de los seres vivos.
    3. 3. ¿Qué es la microbiología? <ul><li>El estudio de los organismos tan pequeños que no pueden ser observados a simple vista, es decir, microorganismos </li></ul><ul><li>Dentro de microorganismos se incluyen agentes acelulares (virus, viroides, priones), arqueobacterias, bacterias, protozoos, algas, y hongos </li></ul>Microbiología y microorganismos Pero…..
    4. 4. ¿Qué es un ser vivo? <ul><li>El programa (ADN) </li></ul><ul><li>La improvisación </li></ul><ul><li>(evolución) </li></ul><ul><li>La comparti-mentalización </li></ul><ul><li>La energía </li></ul><ul><li>La regeneración </li></ul><ul><li>(moléculas e individuos) </li></ul><ul><li>La adaptabilidad </li></ul><ul><li>Especificidad molecular </li></ul>Koshland, 2002, Science 295:2215
    5. 5. Descubrimiento de los microorganismos <ul><li>Robert Hooke (1635 - 1703) </li></ul><ul><ul><li>Describe y construye el primer microscopio compuesto </li></ul></ul><ul><li>Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) </li></ul><ul><ul><li>Primera persona que observó y describió microorganismos de forma precisa </li></ul></ul>El descubrimiento de los microorganismos Microscopio de Antony van Leeuwenhoek Microscopio de Robert Hooke
    6. 6. La controversia de la generación espontánea <ul><li>Generación espontánea </li></ul><ul><ul><li>Los organismos vivos pueden desarrollarse de organismos no vivos o materia de descomposición </li></ul></ul><ul><li>Francesco Redi (1626-1697) </li></ul><ul><ul><li>Demostró que era falsa en el caso de animales grandes </li></ul></ul><ul><ul><li>Mostró que los gusanos que aparecían sobre la carne en descomposición provenían de huevos de moscas </li></ul></ul>Controversia de la generación espontánea
    7. 7. ¿Pueden surgir mediante generación espontánea los microorganismos? <ul><li>John Needham (1713-1781) </li></ul><ul><ul><li>Su experimento: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Extracto de carne de cordero  hervida  sellada </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>resultado: el medio líquido se volvió turbio y contenía microorganismos </li></ul></ul><ul><li>Lazzaro Spallanzani (1729-1799) </li></ul><ul><ul><li>Su experimento : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Extracto en una botella  sellado  hervido </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>resultado: no crecían microorganismos </li></ul></ul>Controversia de la generación espontánea
    8. 8. Louis Pasteur (1822-1895) <ul><li>Su experimento </li></ul><ul><ul><li>Introdujo solución nutritiva en un matraz </li></ul></ul><ul><ul><li>Curvó los cuellos de los matraces </li></ul></ul><ul><ul><li>Hirvió la solución </li></ul></ul><ul><ul><li>Dejó los matraces expuestos al aire </li></ul></ul><ul><li>resultado: no crecieron microorganismos </li></ul>Controversia de la generación espontánea
    9. 9. Golpe final a la teoría de la generación espontánea <ul><li>John Tyndall (1820-1893) </li></ul><ul><ul><li>Demostró que el polvo transportaba microorganismos </li></ul></ul><ul><ul><li>Demostró que en ausencia de polvo los medios de cultivo permanecían estériles, incluso si estaban directamente expuestos al aire </li></ul></ul><ul><ul><li>También proporcionó evidencias de formas de bacterias excepcionalmente resistentes al calor </li></ul></ul>Controversia de la generación espontánea
    10. 10. ¿Qué impulsa el estudio de la microbiología? <ul><ul><li>El papel de los microorganismos en las enfermedades </li></ul></ul><ul><ul><li>El desarrollo de técnicas para el estudio de los microorganismos patógenos </li></ul></ul><ul><ul><li>Estudios inmunológicos </li></ul></ul><ul><ul><li>La microbiología industrial y la ecología microbiana </li></ul></ul><ul><ul><li>La biotecnología </li></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    11. 11. El papel de los microorganismos en las enfermedades <ul><li>El reconocimiento no fue inmediato </li></ul><ul><li>El descubrimiento de la relación microorganismo/enfermedad dependió del desarrollo de técnicas para el estudio de los microbios </li></ul><ul><li>Una vez establecido, dio lugar al estudio de las defensas del huésped, la inmunología </li></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    12. 12. Reconocimiento de la relación entre los microorganismos y las enfermedades <ul><li>Agostini Bassi (1773-1856) </li></ul><ul><ul><li>Mostró que la enfermedad de los gusanos de seda estaba causada por un hongo </li></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    13. 13. Más evidencias… <ul><li>M. J. Berkeley (ca. 1845) </li></ul><ul><ul><li>Demostró que la roya de la patata de irlanda estaba causada por un hongo </li></ul></ul><ul><li>Louis Pasteur </li></ul><ul><ul><li>Mostró que la enfermedad de la pebrina de los gusanos de seda estaba causada por un protozoo ( Nosema bombycis ) </li></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología Phytophthora infestans   Patata infectada Nosema bombycis Esporas Gusano enfermo
    14. 14. Otras evidencias… <ul><li>Joseph Lister (1827-1912) </li></ul><ul><ul><li>Proporcionó evidencias indirectas de que los microorganismos eran los agentes causantes de enfermedades </li></ul></ul><ul><ul><li>Desarrollo un sistema de cirugía aséptica con el fin de evitar que los microorganismos infectasen las heridas (esterilizaba con calor, aplicaba fenol en vendajes, y en aerosoles) </li></ul></ul><ul><ul><li>Sus pacientes tenían menos enfermedades postoperatorias </li></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    15. 15. La prueba definitiva …. <ul><li>Robert Koch (1843-1910) </li></ul><ul><ul><li>Estableció la relación entre Bacillus anthracis y el carbunco (anthrax) </li></ul></ul><ul><ul><li>Usó criterios desarrollados por su profesor Jacob Henle (1809-1895) </li></ul></ul><ul><ul><li>Estos criterios se conocen actualmente como los postulados de Koch </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Todavía se emplean actualmente para establecer la relación entre un microorganismos particular y una enfermedad </li></ul></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    16. 16. Los postulados de Koch <ul><li>El microorganismo causal debe estar presente en cada caso de enfermedad, pero ausente en los organismos sanos. </li></ul><ul><li>Hay que aislar y desarrollar en cultivo puro al organismos sospechoso. </li></ul><ul><li>Al inocular el microorganismo aislado en un huésped sano, se debe desarrollar la misma enfermedad. </li></ul><ul><li>El mismo microorganismo debe aislarse de nuevo a partir del huésped enfermo </li></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    17. 17. Desarrollo de técnicas para estudiar los patógenos microbianos <ul><li>El trabajo de Robert Koch dió lugar al descubrimiento y desarrollo de: </li></ul><ul><ul><li>El agar </li></ul></ul><ul><ul><li>Las placas Petri </li></ul></ul><ul><ul><li>El caldo nutritivo y el agar nutritivo </li></ul></ul><ul><ul><li>Métodos para aislamiento de microorganismos </li></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    18. 18. Otros desarrollos … <ul><li>Charles Chamberland (1851-1908) </li></ul><ul><ul><li>Desarrollo el filtro bacteriano de porcelana </li></ul></ul><ul><ul><li>Empleado para aislar el primer virus estudiado (el virus del mosaico del tabaco) </li></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    19. 19. Estudios inmunológicos <ul><li>Edward Jenner (ca. 1798) </li></ul><ul><ul><li>empleo el procedimiento de vacunación para proteger a los individuos frente a la viruela ( smallpox ) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>NOTA: Esto fue anterior al reconocimiento de los microorganismos como agentes causantes de las enfermedades </li></ul></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    20. 20. Otros desarrollos… <ul><li>Pasteur y Roux </li></ul><ul><ul><li>Observaron que incubando sus cultivos de cólera de gallina durante intervalos largos de tiempo entre cada transferencia se atenuaban las bacterias. Perdían su capacidad para generar la enfermedad </li></ul></ul><ul><li>Pasteur y sus colaboradores </li></ul><ul><ul><li>Desarrollaron vacunas contra la cólera del pollo, el carbunco (anthrax) y la rabia </li></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    21. 21. Microbiología industrial y ecología microbiana <ul><li>Louis Pasteur </li></ul><ul><ul><li>Demostró que la fermentación alcohólica y otras fermentaciones eran el resultado de la actividad microbiana </li></ul></ul><ul><ul><li>Desarrollo el proceso de pasteurización para conservar el vino durante su almacenamiento </li></ul></ul>Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    22. 22. <ul><li>Sergei Winogradsky (1856-1953) y Martinus Beijerinck (1851-1931) </li></ul><ul><ul><li>Estudiaron los microorganismos del suelo y descubrieron numerosos procesos metabólicos interesantes (ej., la fijación de nitrógeno) </li></ul></ul><ul><ul><li>Pionero en el empleo de medios enriquecidos y medios selectivos </li></ul></ul>Microbiología industrial y ecología microbiana Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología
    23. 23. Ámbito y relevancia de la microbiología <ul><li>Importancia de los microorganismos </li></ul><ul><ul><li>Primeros seres vivos del planeta </li></ul></ul><ul><ul><li>Viven allí donde la vida es posible </li></ul></ul><ul><ul><li>Más numerosos que cualquier otro grupo de organismos y constituyen la mayor biomasa terrestre </li></ul></ul><ul><ul><li>El ecosistema global depende de su actividad </li></ul></ul><ul><ul><li>Influye la sociedad humana de muchas formas </li></ul></ul>Ámbito y relevancia de la microbiología
    24. 24. La microbiología es una ciencia básica <ul><li>Los microbiólogos estudian la biología de los microorganismos desde un punto de vista básico </li></ul><ul><ul><li>Ej. Morfología microbiana </li></ul></ul><ul><ul><li>Ej. Fisiología microbiana </li></ul></ul><ul><ul><li>Ej. Genética microbiana </li></ul></ul><ul><li>La comprensión de los microorganismos ha mejorado la comprensión de otros organismos. </li></ul>Ámbito y relevancia de la microbiología
    25. 25. La microbiología también es una ciencia aplicada <ul><li>Microbiología médica </li></ul><ul><li>Inmunología </li></ul><ul><li>Microbiología alimentaria y de productos lácteos </li></ul><ul><li>Microbiología y salud pública </li></ul><ul><li>Microbiología industrial </li></ul><ul><li>Microbiología agrícola </li></ul>Ámbito y relevancia de la microbiología
    26. 26. EL FUTURO DE LA MICROBIOLOGÍA: Retos y oportunidades de los futuros microbiólogos <ul><li>Nuevas enfermedades infecciosas </li></ul><ul><li>Mejora y desarrollo de nuevos procesos industriales </li></ul><ul><li>Diversidad y ecología microbiana </li></ul><ul><ul><li>Menos del 1 % de los organismos terrestres han sido cultivados </li></ul></ul>La microbiología del siglo XXI
    27. 27. Más restos y oportunidades… <ul><li>Estudio de biofilms </li></ul><ul><li>Análisis de genomas </li></ul><ul><li>Los microorganismos como sistemas modelo </li></ul><ul><li>Valoración e implicaciones de nuevos procesos y tecnologías </li></ul><ul><li>La biología como sistema </li></ul><ul><li>Microbiología evolutiva </li></ul>La microbiología del siglo XXI
    28. 28. La vida como sistema Componentes Bloques Módulos funcionales Sistema La microbiología del siglo XXI Life‘s Complexity Pyramid (Oltvai-Barabasi, Science 10/25/02)
    29. 29. Algunas preguntas por responder….. <ul><li>¿Cómo es el árbol evolutivo de la vida? </li></ul><ul><li>¿Cuántas especies hay en la tierra? </li></ul><ul><li>¿Qué es una especie? </li></ul><ul><li>¿Por qué la transferencia lateral de genes es tan común? </li></ul><ul><li>¿Quién fue LUCA? </li></ul><ul><li>¿Podremos entender la vida como sistema? </li></ul>La microbiología del siglo XXI
    30. 30. LUCA (Last Universal Cell Ancestor) <ul><li>La teoría de la evolución sugiere la existencia de un ancestro común tanto de eucariotas como de procariotas. </li></ul><ul><ul><li>A este ancestro se le denomina LUCA </li></ul></ul><ul><ul><li>Este ancestro debería contener todas las características comunes de los organismos actuales </li></ul></ul>Lynn Margulis <ul><li>Según el tipo de célula los organismos de dividen en: </li></ul><ul><ul><li>Células procariotas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>En general son morfológicamente simples </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>En general carecen de núcleo rodeado de membrana </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Incluye los dominios Bacteria y Archaea </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Células eucariotas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>En general son morfológicamente más complejos </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tienen un núcleo rodeado de membrana </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Incluye a los protozoos, algas, hongos, plantas y animales </li></ul></ul></ul>Evolución del mundo microbiano
    31. 31. S. XXI: La controversia del diseño inteligente <ul><li>La teoría del diseño inteligente sostiene que algunas características del universo y de los seres vivos se explican mejor por una causa inteligente en lugar de un proceso indirecto como la selección natural </li></ul>Evolución del mundo microbiano
    32. 32. <ul><li>La biología clásica divide los seres vivos en 5 reinos </li></ul><ul><ul><li>Monera (también llamados Procaryotae ) </li></ul></ul><ul><ul><li>Protista </li></ul></ul><ul><ul><li>Fungi </li></ul></ul><ul><ul><li>Animalia </li></ul></ul><ul><ul><li>Plantae </li></ul></ul>Miembros del mundo microbiano Evolución y diversidad del mundo microbiano
    33. 33. Miembros del mundo microbiano <ul><li>Desde un punto de vista evolutivo los organismos se dividen en 3 dominios </li></ul><ul><ul><li>Archaea: Arqueobacterias </li></ul></ul><ul><ul><li>Bacteria (also named Eubacteria ): Bacterias </li></ul></ul><ul><ul><li>Eukarya: Eucariotas </li></ul></ul>Evolución del mundo microbiano
    34. 34. <ul><li>Por cualquier criterio –biomasa o número de organismos – la vida en la tierra es microscópica </li></ul><ul><li>La biodiversidad real de la tierra es invisible (microscópica) </li></ul><ul><ul><li>Los microorganismos muestran la mayor diversidad filogenética </li></ul></ul><ul><ul><li>Los microorganismos muestran el mayor repertorio metabólico </li></ul></ul><ul><ul><li>Los microorganismos muestran la mayor diversidad ambiental </li></ul></ul>Biodiversidad microbiana Diversidad del mundo microbiano
    35. 35. LOS MIEMBROS DEL MUNDO MICROBIANO SE ENCUENTRAN EN 3 REINOS <ul><ul><li>Monera (También llamados Procaryotae ) </li></ul></ul><ul><ul><li>Protista </li></ul></ul><ul><ul><li>Fungi </li></ul></ul>Evolución y diversidad del mundo microbiano
    36. 36. Resumen Evolución y diversidad del mundo microbiano Plantae Animalia Fungi Protista Eucarya Eucariota Bacteria Ámbito de la microbiología Monera Archaea Procariota 5 reinos 3 Dominios 2 Tipos celulares

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