Concepto de Microbiología Historia: Desde la antigüedad hasta

los primeros microscopistas

Introducción histórica a la Microbiología

Definición de microbiología

Ciencia que estudia los seres vivos que no se pueden ver a simple vista Definición implica que su objeto de estudio

está determinado por la metodología: Microscopio Técnicas de cultivo puro en laboratorio etc

Fases en la historia de la Microbiología

Periodo especulativo (desde la antigüedad hasta primeros microscopios)

Primeros microscopistas (1675 -mediados del s. XIX)

Cultivo de microorganismos (hasta finales del siglo XIX)

Hasta nuestros días: multitud de enfoques en el estudio microbiano. Ciencias “emancipadas” (Virología, Inmunología)

Fase especulativa

La humanidad conoce las actividades microbianas sin saber nada de los microorganismos: Enfermedades infecciosas “miasmas” Lucrecio (s. I a. C.): “semillas de enfermedad”

Frascatorius (1546): gérmenes vivos Alimentos y bebidas fermentados (queso,

leches fermentadas, vino, cerveza, etc

Primeros microscopistasAnton van Leeuwenhoek:

Microscopio simple Descubrimiento de los microorganismos

(“animálculos” en gota de estanque, 1675) Describe bacterias (1683)

Describe protozoos Robert Hooke: Microscopio compuesto Describe hongos filamentosos (1667)

Leeuwenhoek y su microscopio simple

Las grandes controversias del siglo XIX y su resolución

Introducción histórica a la Microbiología

El debate sobre la generación espontáneaIdeas asumidas desde Aristóteles

Redi (1668): experimentos que descartan la generación espontánea de animales

“Omne vivo ex ovo” Pero aún no se acepta “Omne vivo ex vivo”

La disputa entre Spallanzani y Needham Los experimentos se interpretan

erróneamente (Needham) como que al calentar los frascos el aire pierde su “fuerza vital” (vitalismo)

Pasteur zanja la polémica sobre la generación espontánea

Experimentos con frascos abiertos al aire dotados de largos cuellos curvados (“cuellos de cisne”)Una vez llevados a ebullición, no aparecen

microorganismos si el frasco no se mueve Aparecen microorganismos si el líquido alcanza el

cuello curvo “Trampas” para capturar microorganismos

Louis Pasteur

El debate sobre los fermentos Dos teorías sobre el origen de las

fermentaciones: química y biológica Pasteur (1857) es llamado a resolver un problema

de las destilerías de Lille 1857: bacterias que producen ferm. láctica 1860: levaduras producen ferm. alcohólica

Descubre la fermentación butírica y la vida en ausencia de aire (anaerobiosis)

Reconciliación de las dos teorías: Buchner aísla un preparado libre de células (zimasa) de levadura

Avances técnicos: cultivo puroDos teorías sobre forma de

microorganismos: pleomorfismo y monomorfismo Su resolución dependió de cultivos puros

(laboratorio de Robert Koch) Medios sólidos a base de rodajas de patata Medios sólidos a base de gelatina Medios sólidos a base de agar-agar

Petri (en el laboratorio de Koch) inventa la placa que lleva su nombre

Medios de enriquecimiento y medios diferenciales (Beijerink, Winogradsky)

Avances técnicos: microscopios y técnicas de tinción

Koch colabora con la industria alemana del vidrio (Schott) y pide ayuda a expertos en óptica (Abbé, Zeiss)

Lentes acromáticas mejoradas Iluminación inferior con condensador Objetivo de inmersión (1878)

Koch colabora con industria química BASF: Tinciones para observar bacterias (azul de

metileno, fuchsina, violeta de genciana, etc), 1877 y siguientes

Ziehl y Neelsen: tinción diferencial AAR (1883)

Hans C. Gram: tinción diferencial Gram (1884

Avances en microscopios debidos a Koch y sus colaboradores

Papel de los microorganismos en las enfermedades infecciosasPasteur es llamado a Provenza para

resolver una enfermedad del gusano de seda (pebrina)

En 1869 identifica al protozoo Nosema bombycis como el responsable

Davaine (1863-1868): la sangre de ganado afectado por carbunco contiene grandes cantidades de microorganismos

Papel de los microorganismos en las enfermedades infecciosasKoch (1876): con su técnica de cultivo puro

aísla y propaga experimentalmente por primera vez una bacteria patógena (la responsable del carbunco o ántrax)

Primeras microfotografías de Bacillus anthtracis teñido con azul de metileno

Confirma que esta bacteria presenta una fase resistente (endosporas)

La enfermedad se puede reproducir experimentalmente al reinocular bacilos a animales de laboratorio

Postulados de Koch (1882)El agente patógeno debe estar presente en

los individuos enfermos El microorganismo debe poder aislarse del

huésped enfermo en cultivo puro El microorganismo crecido en cultivo puro,

al inocularse en animales sanos, induce en ellos la enfermedad

De estos animales experimentales inoculados y ya enfermos, se puede volver a aislar el microorganismo

La escuela de Koch aísla numerosos agentes patógenosCólera (1883) Difteria (1884) Tétanos (1885) Neumonía (1886) Meningitis (1887) Peste (1894) Sífilis (1905)

Asepsia, quimioterapiaLa introducción de anestesia (mediados

siglo XIX) trae infecciones quirúrgicas Lister introduce el uso del fenol y de sales

de mercurio (asepsia en quirófano) Paul Ehrlich: idea de las “balas mágicas” Colabora con industria química y descubre el

salvarsán, contra la sífilis “Quimioterapia”

Domagk (1935): rojo de prontosilo contra neumococos

Época de las sulfamidas

Antibioterapia

Fleming (1929): extracto crudo de penicilina (del hongo Penicillium notatum)

Chain y Florey (1940): purificación penicilina. Uso en 2ª Guerra Mundial

Descubrimiento estreptomicina (Waksman, 1944) de Streptomyces griseus

Tras la Guerra, se descubren numerosos antibióticos, producidos sobre todo por Actinomicetos

Desarrollo de la microbiología

Introducción histórica a la Microbiología

Auge de la microbiología general:litotrofía y autotrofía

Sergei Winogradsky 1888: Bacterias del hierro crecen en medios

minerales 1889: Bacterias del azufre oxidan sulfuros o

S y obtienen energía de ello litotrofía 1890: Bacterias nitrificantes fijan CO2 con la

energía de la oxidación del amonio o nitrato quimiolito-autotrofía

Auge de la microbiología general: bacterias fijadoras de nitrógeno

Winogradsky: Primer aislamiento de bacteria fijadora de nitrógeno

(Clostridium pasteurianum) Explica el ciclo del N en la biosfera Beijerink: descubre Azotobacter (1901) Demuestra que incorpora el N de atmósfera (1909)

Papel de Rhizobium en la simbiosis fijadora de las leguminosas (Hellriegel y Willfahrt, 1888; Beijerink 1888)

Incorporación de la Microbiología agrícola a las universidades y estaciones experimentales

Objeto material de la MicrobiologíaAbarca todos los organismos no visibles a

simple vista Enorme heterogeneidad de los

microorganismos Entidades subcelulares (ej: virus Virología)Procariotas ( Bacteriología)Protozoos ( Protozoología) Parte de los hongos ( Micología) Parte de las algas ( Ficología)

Definición de microorganismosSeres vivos de tamaño microscópico...

Organización biológica sencilla Acelular (virus)

Celular pero sin diferenciación de tejidos Unicelulares Cenocíticos Coloniales Pluricelulares

Objeto de la MicrobiologíaObjeto formal de la Microbiología

Básico: Estructura y función Fisiología Genética Taxonomía

Ecología, etc Aplicado (relación con intereses humanos) Todo lo relacionado con micr. patógenos

Efectos beneficiosos: biotecnología microbiana

Técnicas de estudio, manejo y control de los microorganismos

Los microorganismos dentro de la clasificación de los seres vivosLos microorganismos dentro de la

clasificación de los seres vivosA finales del siglo XVIII, los microorganismos se

“repartieron” entre los dos reinos conocidos: al reino Plantae: algas y hongos

al reino Animalia: grupo Infusoria (Lamarck) Pero esta clasificación presentaba muchas

paradojas Haeckel: árbol filogenético “darwiniano”

(1866). Propone un tercer reino: Protista: todos los seres vivos sencillos: protozoos, algas, hongos y moneras (=bacterias)

Los microorganismos dentro de la clasificación de los seres vivosMitad del s. XX: la organización celular de

las bacterias y “algas verdeazuladas” es muy diferente al del resto de seres vivos 8ª edición del Manual Bergey´s (1974)

Reino Prokaryotae, dividido en Cyanobacteria (antiguas cianofíceas)

Bacteria Reino Eukaryotae

En los años 70 se descubre que los procariotas constan de dos grupos muy distintos:

Eubacterias (hoy Bacteria) Arqueobacterias (hoy Archaea)

Organismos microscópicos y macroscópicosHay microorganismos procarióticos y

eucarióticos, pero no hay “macroorganismos” procarióticos

Diferencias entre procariotas y eucariotas PROCARIOTAS

Genóforo un solo cromosoma ADN c.d., C.C.C no membrana nuclear (no

hay núcleo auténtico) no histonas Replicación: no mitosis

Org. citoplasmano orgánulos de tipo

eucariótico no citoesqueleto ribosomas de tipo 70S

EUCARIOTASNucleoplasma varios cromosomas ADN cadena doble lineal

(terminado en telómeros) existe membrana nuclear

(hay núcleo auténtico) histonas Replicación: mitosis

Org. citoplasmaorgánulos (mitocondrias,

cloroplastos, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas...

existe citoesqueleto, corrientes citoplámcias

ribosomas de tipo 80S