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Carlos Gusils Email: [email protected]@eeaoc.org.ar

Mayo de 2015

¿Qué es la microbiología?

� Estudio de los organismos microscópicos� 3 palabras griegas: mikros (pequeño), bios (vida) y

logos (ciencia)

estudio de la vida microscópica

� Surgió como ciencia tras el descubrimiento y perfeccionamiento del microscopio.

¿Qué son los microorganismos?

� Organismos que no pueden ser observados a simple vista.

� Organismos que viven como células aisladas

� Organismos que contienen ácidos nucleícos capaces de replicarse.

� Incluidos: algas, hongos, protozoarios, bacterias, virus y priones.

¿Cómo afectan nuestra vida?

� M.O. de utilidad industrial: más de cien especiesmicrobianas son usadas en la producción de sustanciasque no pueden ser obtenidas de forma más fácil o másbarata por otros medios.

� Ventajas: tamaño, alta tasa metabólica, posibilidad decultivarse a gran escala, estabilidad genética, etc.

Ramas de la Microbiología

HISTORIA DE LA MICROBIOLOGIA

� ARISTOTELES

Primera organización que diferencia todas las entidades vivas de la naturaleza en dos reinos.

ANIMAL VEGETAL


� LINNEO

Distinguió también animal, vegetal agregando el reino mineral e introdujo la nomenclatura binominal.binominal.

Dividiendo los reinos en.

FILOS CLASES ORDENES FAMILIAS GENEROS ESPECIES

TAXONOMIA BINOMINAL DE LINNEO.

REINO.


REINO.CLASE.ORDEN.FAMILIA.GENERO.ESPECIE.

Schizomycestes

Eubacteriales.

Enterobacteriaceae.Escherichia.

coli.


• ROBERT WITTAKER 1969

Clasifico en el sistema de los 5 reinos, basada en las diferencias en material de nutrición.

• Plantae pluricelular (autótrofo)

• Animalia pluricelular (heterótrofo)

• Fungi pluricelular (saprofito)

• Protista

• Monera


ProcariotesProcariotesProcariotesProcariotesProcariotesProcariotesProcariotesProcariotes

EucariotesEucariotesEucariotesEucariotesEucariotesEucariotesEucariotesEucariotes


• KARL WOESE

Divide a los procariotas en 2 reinos

EUBACTERIAS ARCHAEBACTERIAS

Los agrega con los otros 4 reinos

EL SISTEMA DE LOS 6 REINOS

EUBACTERIAS ARCHAEBACTERIAS

PLANTAS ANIMALES HONGOS PROTISTAS


• KARL WOESE (1977)

Estableció el sistema de los 3 dominios.

• Bacteria• Bacteria

• Archaea

• Eukarya


Clasificación de Clasificación de Clasificación de Clasificación de Clasificación de Clasificación de Clasificación de Clasificación de WoeseWoeseWoeseWoeseWoeseWoeseWoeseWoese (1977)(1977)(1977)(1977)(1977)(1977)(1977)(1977)

CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS:

TERMINO IMPRECISO: Ser unicelular-pluricelular, acelular, sin tejidos y todas las célulasson iguales en estructura y función.

- Pequeño tamaño: Necesidad del microscopio.

- Relación superficie / Volumen bastante alta : Intercambio alto de nutrientes:

- Metabolismo elevado y rápido- Metabolismo elevado y rápido

- Reproducción elevada: Multiplicación

- Ubicuos: Conquista de variados medios

- Necesarios para la vida en el planeta: Ciclos biogeoquímicos.

- Interés en evolución, Ingeniería Genética, Industria, Medicina y Medio Ambiente

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE HONGOS

Morfología de la colonia

Levaduras

Hongos filamentos

Diversidad de color, textura, tamaño de colonias, cambios de coloración del medio, olor.

Ciclos: Lítico y LisógenicoCiclos: Lítico y Lisógenico

Replicación

• Hace algunos años no se entendía que agentes infecciosospudieran ser proteínas, debido a que se creía que estosagentes requerían de material genético (ADN o ARN) paraasentarse en el huésped.

• Hoy se sabe que los Priones o partículas proteínicasinfecciosas, son responsables de afecciones:infecciosas, son responsables de afecciones:

• Hereditarias• Contraíbles• Esporádicas

Estos se propagan convirtiendo proteínas normales enmoléculas peligrosas, modificando su forma.

PROTEÍNA DEL PRION

• El prion del prúrito lumbar contiene una sola proteína:PrP.

• Gracias a la identificación de 15 a.a en un extremo de laPrP se pudo establecer que las cél. del hámster portaban un gen para laPrP se pudo establecer que las cél. del hámster portaban un gen para laPrP.

• La PrP se manifiesta de 2 formas:• Inocua o PrP celular ( susceptible a degradación ). Hélice α• Causante de enfermedad (inmune a degradación de proteasas)

Hebras β

PrP, HÉLICE αααα, HOJA PLEGADA ββββ

Universidad Mayor Facultad de Odontología

PROPAGACIÓN DE LA PrP

• La PrP se propaga al entrar en contacto con moléculas normalesde PrP, deformando su plegamiento y estimula el cambioconformacional,(membrana interna).

• Se inicia una cascada en la que las moléculas recién transformadasinducen la transformación de otras normales.

ETAPAS

a) PrP patológica entra en contacto con PrP normal →cambios en plegamiento →conformación patológica

b y c) PrP patológica ataca a otras PrP normales, y así otras PrP normales, y así sucesivamente

d) PrP patológica alcanza niveles peligrosos

DAÑO EN LAS CÉLULAS POR PrP

• La conversión de PrP normal en patológica se produce en elinterior de las neuronas, acumulándose en los lisosomas.

• Estas vesículas repletas estallan y lesionan a las células• Estas vesículas repletas estallan y lesionan a las células

• Éstas mueren dejando oquedades en el cerebro (zonasblancas). Y formándose placas de PrP (indicador de enfermedadpriónica).

• Priones libres atacan otras células

1.- FLORA AUTOCTONA: SIMBIOSIS Hombre como un ecosistema

2.- SAPROFITA:

Restos de alimentos: halitosis

Enterococcus en el colon

3.- OPORTUNISTA:

RELACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS CON LOS SERES VIVOS

3.- OPORTUNISTA:

Saprófita que se aprovecha de situaciones estrés Cándida

4.- PATÓGENA:

Productora de enfermedad dependiendo de la virulencia y de nuestras defensas


FLORA BACTERIANA AUTÓCTONA.� Piel: comensales: residentes y transitorios

Staphylococcus epiderdimis Propionibacterium acnes

•Nariz y nasofaringe

•Cavidad bucofaríngea•Vías respiratorias•Cavidad bucal•Ojos

•Oído externo•Estómago

•Intestino delgado e Intestino Grueso

•Vías genitourinarias


Escherichia coli Streptococcus

Lactobacillus

Bifidobacterium


� VIRULENCIA:� Grado de patogenidad. Capacidad de producir enfermedad al

escapar del sistema inmune. Cuantificar

� Factores de patogenidad Capacidad:� Enzimas:

� Hemolisinas: Plasmodium� Hemolisinas: Plasmodium

� Hialuronidasa: Separa tejidos

� Coagulasa.

� Toxinas:

� Endotoxinas: Se quedan en la pared bacteriana: Brucella

� Exotoxinas: Las elimina la bacteria al exterior:• Neurotoxina: Tetanos y botulismo

• Enterotoxinas: Cólera

� Moléculas producidas por los microorganismos capaces de provocar la respuesta inmune


Endotoxina

Enterotoxina

Neurotoxina


VÍAS DE INFECCIÓN Ó TRANSMISIÓN

•Piel y Heridas: Tétanos, Lepra, Tiña, Herpes

•Aire: neumonía, Tuberculosis, Legionela

•Alimentos y Agua: Listeria, Salmonela, Cólera

•Sexual: Sífilis, Gonorrea, HIV, Hepatitis, Herpes

•Animales: Malaria (mosquito), Peste (pulga)


DESARROLLO DE LA MICROBIOTA INTESTINAL

nacimiento 4 días 4-6 meses20 días

Influencia en la dieta

preparto

Inoculación oral con flora intestinal/vaginal

aséptico

Flora diversa

lactancia materna bifidus- flora dominante

destete:transición de la flora como la del adulto

fórmula:flora diversa

con flora intestinal/vaginalmaterna


Fermentación de carbohidratos no digeridos por la flora intestinal (resistente al almidón, pectina, oligosácaridos no digeridos)

Síntesis de ácidos

Balance ymaduración del

Mantenimiento de la barrera del intestino al de ácidos

y otras sustancias maduración del sistema inmune

barrera del intestino al promover el

crecimiento de célulasintestinales

Redución de patógenos ( Las bacterias residentes previenen la invasión de patógenos en el tracto gastro intestinal)


MicrobiotaIntestinal

1000 bacterias por gramo

55

10,000 y 1 millón de bacterias por gramo

Entre 100 mil millones y un billón de bacterias por gramo.


Efectos patógenos/perjudiciales Funciones promotoras de salud

Ps-aeruginosa

Proteus

Staphylococci

Veillonellae

Clostridia

Producción patógena de toxinasDiarreaconstipaciónInfeccionesDaño HepáticoCancerEncefalopatía

Inhibidores del crecimiento de bacterias perjudiciales

Estimulación de

Lactobacilli

Eubacteria

Bifidobacteria

Veillonellae

Enterococci

E. coli

Streptococci

Producción de carcinógenos

Putrefacción Intestinal

Estimulación de funciones inmunes

Ayuda en digestion y/o absorción de ingredientes de la comida/ minerales

Síntesis de vitaminas

Number/g faeces (log 10 scale)Gibson & Roberfroid, 1994

Bacteroides


ECOSISTEMA INTESTINALDepende de:

Alimentación� Alimentación

� Medio ambiente

� Patrimonio genético


FACTORES QUE AFECTAN LA MICROBIOTA INTESTINAL

Extrínsecos:� Carga microbiana del medio ambiente

Intrínsecos:� Carga microbiana del medio ambiente

� Hábitos alimentarios

� Tipo de alimentos

� Composición de la microflora materna

• Carga genética

• Fisiología del huésped

• Nutrición endógena


PROBIÓTICOS

”Probióticos son microbiosvivos en la comidasuplementaria que afectanbenéficamente el huesped almejorar su balance intestinalmicrobiano.


PROPIEDADES PROTECTORAS

Inhibición de patógenosActivación del

sistema inmune

Síntesis de vitaminas

inmune

Disminución del pH en el ambiente

Síntesis de enzimas digestivas

vitaminas


Elie Metchnikoff (1.845 - 1.916)

ORIGEN DE LOS PROBIÓTICOS

“Ciertas células son capaces de

engullir cuerpos extraños”.

Probiótico:

“a favor de la vida”


PROBIÓTICOS:

� De origen humano

� No ser patógena

� No ser sensible a enzimas proteolíticas� No ser sensible a enzimas proteolíticas

� Ser capaz de vivir en tránsito gástrico

� Capacidad de adhesión y colonización

� Sobrevivencia en el ecosistema intestinal

� Producción de componentes antimicrobianos

� Permanencia prolongada y estable

� Inmunoestimulación


FACTORES QUE DISMINUYEN LA POBLACIÓN DE PROBIÓTICOS

� Estrés

� Envejecimiento� Envejecimiento

� Antibioticoterapia

� Quimioterapia y radioterapia

� Anticonceptivos

� Alcohol

� Diarrea intermitente

� Desnutrición


• Naturales: Presentes en la alimentación; Quesos

• Comercializados

TIPO DE PROBIÓTICOS

• Comercializados

• Suplementos alimenticios que contienen probióticos

• Productos medicinales

• Agentes bioterapéuticos


MODULACIÓN NUTRICIONAL DE LA MODULACIÓN NUTRICIONAL DE LA MICROBIOTA INTESTINALMICROBIOTA INTESTINAL

� Prebiótico: aumentando el aporte de substratos utilizables� Prebiótico: aumentando el aporte de substratos utilizables

por poblaciones endógenas.

� Probiótico: aumentando el aporte de microorganismos

exógenos.


Probióticos

Microorganismos que producenefectos benéficos en la salud

Compuestos no digeribles que favorecen el desarrollo y

Prebióticos

efectos benéficos en la saluddel consumidor.

favorecen el desarrollo y establecimiento de la flora bacteriana benéfica en el colon. (galacto-oligosacáridos de leche materna, fructo-oligosacáridos de plantas, sorbitol, xilitol)

Simbióticos

RELACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS E INDUSTRIAS


Transformación de alimentos. Producción de pan


Producción de ácido lácticoFermentación láctica: Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus lactis


Industria farmacéutica y medicina

Vitaminas: B12 bacterias (Pseudomonas y Propionibacterium) y hongos (Ashya)

Aminoácidos: bacterias ( Corynebacterium y Brevibacterium)

Antibióticos: bacterias (Bacillus y Streptomyces) y hongos (Penicillium)

Hormonas: insulina, etc.

Fabricación de Insulina


PROCESO COMPLETO DE EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN DE UN ANTIBIÓTICO


Fabricación de vacunas

RELACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS Y EL SUELO

Los microorganismos en agricultura y ganadería.Plantas Transgénicas


Los microbios en el sueloLos microbios en el suelo

Contribuyen a la formación de materia orgánica

�

la convierten en ácido carbónico o ácidos orgánicos

�

disuelven rocas.

� Controlan la disponibilidad de muchos nutrientes importantes para las plantas


Composición del suelo

� Los suelos están formados de materia sólida y espacio poroso

� El espacio poroso es ocupado por diferentes

Materia orgánica

Película de Agua

Arena

Poro

Oocupado por diferentes proporciones de aire y agua, dependiendo de las condiciones de humedad.

Arcilla

BacteriasHifa

ArenaCO2,H2S, CH4

O2


Ciclo de la materia orgánicaCO2

FotosíntesisRestos vegetales desaparecen bajo la acción de la

Caída de ramas, hojas, frutos..

Mineralización Humificación

Microorganismos del suelo

Microfauna del suelo

acción de la microfauna y la microflora del suelo


Papel de la microfauna del suelo :

� Disgregación de la materia orgánica� Disgregación de la materia orgánica� Diseminación de la microflora


Mineralización de la materia orgánicaDescomposición de hojas (Sucesión)

Tiempo (las fases pueden ser simultáneas)

Hongos: Hongos Hongos Hongos: glucófilos utilización de las sustancias hidrosolubles

Hongos celulolíticos: metabolismo de la celulosa

Hongos lignolíticos : degradación de la lignina

Bacterias: transforman residuos fúngicos y productos no consumidos por las hifas.

RELACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS Y EL AGUA


� Virus� Bacterias� Algas

Habitan en:� Aguas naturales� Aguas dulces

� Protozoos� Hongos

microscópicos

� Aguas dulces� Estuarios� Aguas saladas� Aguas termales


Los microorganismos del agua son:

INDÍGENAS TRANSITORIOS

Característicos de la masa de agua natural

Entran al agua en forma intermitente, procedentes de:•El aire•El suelo•Procesos industriales•Procesos domésticos


María Cecilia Arango Jaramillo

Enfermedades producidas por microorganismos Enfermedades producidas por microorganismos acuáticosacuáticos


Organismos patógenos transportados por el agua

Bacterias Virus Protozoos

Escherichia Enterovirus EntamoebaSalmonella Hepatitis A AcanthamoebaShigella Adenovirus GiardiaVibrio Coxsackie A y B SchistosomaLeptospira ReovirusMycobacterium Parvovirus

RELACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS Y EL AIRE


� LA MICROBIOTA ES TRANSITORIA Y VARIABLE

� EL AIRE NO ES UN MEDIO EN EL QUE PUEDAN VIVIR LOSMICROORGANISMOS

� EL AIRE ES UN TRANSPORTADOR DE MATERIA PARTICULADA,POLVO Y GOTITAS QUE PUEDEN CONTENER MICROBIOSPOLVO Y GOTITAS QUE PUEDEN CONTENER MICROBIOS


� EL NUMERO Y LOS TIPOS DE MICROORGANISMOS QUE CONTAMINAN EL AIRE DEPENDEN DE LAS FUENTES DE CONTAMINACION QUE HAY EN EL MEDIO AMBIENTE

� LOS MICROORGANISMOS INTRODUCIDOS EN EL AIRE PUEDEN SER TRANSPORTADOS A LO LARGO DE UNOS METROS O DE MUCHOS KILOMETROSKILOMETROS

� ALGUNOS MUEREN EN SEGUNDOS Y OTROS PUEDEN SOBREVIR LARGOS PERIODOS DE TIEMPO


� ALGUNOS MICROORGANISMOS HAN ELABORADO ADAPTACIONESESPECIALIZADAS QUE FAVORECEN SU SUPERVIVENCIA Y DISPERSION

� ESPORAS: FORMA MÁS COMUN EN QUE SE ENCUENTRAN LOS� ESPORAS: FORMA MÁS COMUN EN QUE SE ENCUENTRAN LOSMICROORGANISMOS

Degradación de la materia orgánica se realiza mediante unaserie de reacciones de digestión y fermentación

El progreso de la digestión anaerobia puede medirse ya seapor el consumo de la materia orgánica, o bien, por el volumeny composición de los gases que se producen

ProcesoProcesoProcesoProcesoProcesoProcesoProcesoProceso AnaerobioAnaerobioAnaerobioAnaerobioAnaerobioAnaerobioAnaerobioAnaerobio

y composición de los gases que se producen

Según los modelos propuestos por McInerney y Bryant(1981) y Salminen et al. (1999), este proceso se puede dividiren cuatro pasos fundamentales:

Un gránulo de lodos es un agregado de microorganismos queforman durante el tratamiento de aguas residuales en un ambiente con

un régimen de flujo ascendente hidráulica constante.

Los agregados se forman biofilms compactos densos denominados "gránulos".Los agregados se forman biofilms compactos densos denominados "gránulos".

Debido a su gran tamaño de partícula (0,5 a 2 mm de diámetro), los gránulosresisten lavado del reactor.

Las biopelículas son compactos para permitir que altas concentraciones demicroorganismos activos

Un gramo de materia orgánica del lodo granular (peso en seco) puede catalizar laconversión de 0,5 a 1 g de DQO por día a metano.

El compostaje es un proceso biológico aerobio, que bajo condiciones deaireación, humedad y temperaturas controladas y combinando bases mesófilas ytermófilas (temperatura superior a 45%), transforma los residuos orgánicosdegradables, en un producto estable, aplicable como abono o sustrato. Es decir, elcompostaje es:

• Una técnica de estabilización y tratamiento de residuos orgánicos biodegradables.El calor generado durante el proceso (fase termófila) va a destruir las bacteriaspatógenas, huevos de parásitos y muchas semillas de malas hierbas que puedenencontrarse en el material de partida.

• Una técnica biológica de reciclaje de materia orgánica que al final de su evoluciónda humus, factor de estabilidad y fertilidad del suelo.

• Es la suma de una serie de procesos metabólicos complejos procedentes de laactividad integrada de un conjunto de microorganismos. Los cambios químicos yespecies involucradas en el mismo varían de acuerdo a la composición delmaterial que se quiere compostar.

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