Introduccion a la Microbiología 2024 PDF

UNIVERSIDAD DE PANAMÁ Facultad de Ciencias Naturales Exactas y Tecnología Departamento de Microbiología y Parasitología INTRODUCCION A LA MICROBIOLOGÍA Preparado por: Humberto Cornejo  ¿S...

UNIVERSIDAD DE PANAMÁ Facultad de Ciencias Naturales Exactas y Tecnología Departamento de Microbiología y Parasitología INTRODUCCION A LA MICROBIOLOGÍA Preparado por: Humberto Cornejo  ¿Sabía usted que el mundo microbiano está constituido en su mayoría de microorganismos? Hay más células microbianas en su cuerpo que sus propias células. Los microorganismos se encuentran en todas partes: sobre el cuerpo, en los arroyos y rocas, en la pantalla del teléfono inteligente, en los alimentos, en las plantas, etc. A pesar de su mala fama, los microorganismos beneficiosos son en su mayoría o tienen un efecto neutro en nuestras vidas  ¿Qué es la Microbiología? La microbiología es el estudio científico de los microorganismos y sus interacciones con los seres humanos, animales, plantas, el ambiente y contribuyen a todo tipo de procesos químicos y físicos. Los microorganismos son aquellos organismos que son demasiado pequeños para ser vistos por el ojo humano. Dentro de los microorganismos se incluyen agentes acelulares (virus, viroides, priones) y celulares (arqueas, bacterias, protozoos, hongos y algas).  Debido a que estas actividades son tan diversas, la ciencia de la microbiología es multidisciplinaria, contribuyendo a las habilidades y conocimientos de las personas especializadas en diferentes campos de las ciencias biológicas, ciencias ambientales e ingeniería. Microbiología nace, y continúa para sacar provecho de varias disciplinas científicas y médicas previamente independientes, incluyendo la bacteriología, virología, ciencias de la salud pública, microbiología clínica, inmunología, parasitología, la vacunología, y una serie de otras áreas de investigación.  Los microbiólogos trabajan en la investigación básica y aplicada, la fabricación y control de los alimentos y otro, la salud pública, la protección del ambiente.  ¿Qué impulsa el estudio de la Microbiología? El papel de los microorganismos en el ambiente y las enfermedades El desarrollo de técnicas para el estudio de los microorganismos Estudios inmunológicos La microbiología Industrial y la ecología microbiana La biotecnología  La microbiología como ciencia básica: Proporciona y desarrolla herramientas para investigar los procesos fundamentales de la vida Los microorganismos modelos excelentes para comprender los procesos celulares en organismos superiores Se han obtenido conocimientos de las bases química y física de la vida mediante estudios con microorganismos. Célula microbiana comparte muchas propiedades con las células de los organismos superiores Las células microbianas pueden crecer en cultivos de laboratorio hasta alcanzar densidades de población muy altas lo que facilita los estudios bioquímicos y genéticos  La microbiología como ciencia básica: Como ciencia biológica aplicada: trata muchos problemas prácticos en medicina, la agricultura, la industria y el ambiente. Enfermedades de animales y plantas Agentes en la fertilidad de los suelos y en la producción de animales domésticos Producción de antibióticos y proteínas humanas (insulina humana obtenida a partir de la bacteria Escherichia coli. )  La importancia de los Microorganismos Desempeñan un papel central en las actividades complejas de la vida sobre la tierra Son las formas más pequeña de vida, pero en conjunto su biomasa es mayor sobre el planeta Sin los microorganismos, otras formas de vida no habrían podido surgir ni podrían mantenerse en la actualidad Ejemplo: O2, producto de la actividad microbiana del pasado Reciclado de nutrientes esenciales y degradación de materia orgánica son actividades microbiana que se relacionan íntimamente con el hombre, las plantas y los animales  La importancia de los Microorganismos Los microorganismos cumplen papeles importantes en la regulación del ecosistema: Microorganismos productores: Son organismos autótrofos que transforman la materia inorgánica en materia orgánica Microorganismos simbiontes: Como es el caso de bacterias que viven en el estomago de muchos animales permitiendo o favoreciendo la digestión de los alimentos Microorganismos parásitos: u oportunistas provocando enfermedades Microorganismos descomponedores: se alimentan de la materia orgánica muerta permitiendo reciclarla a materia inorgánica La vida sobre la tierra a través del tiempo:  La vida sobre la tierra a través del tiempo: La Tierra tiene unos 4.600 millones de años las células microbianas aparecieron por primera vez entre 3.800 y 4.300 millones de años atrás. Durante los primeros 2 mil millones de años de existencia de la Tierra, su atmósfera era anóxica (faltaba O2), y solo nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2) y algunos otros gases estaban presentes. Los microorganismos eran los únicos con un metabolismo anaerobio (metabolismo que no requiere oxígeno) que podían sobrevivir bajo estas condiciones.  La vida sobre la tierra a través del tiempo: La evolución de microorganismos fototróficos (utilizan la luz del sol como fuente de energía) ocurrió dentro de mil millones de años de la formación de la tierra. Los primeros fotótrofos fueron anoxigénicos (no producían oxígeno) tales como las bacterias purpuras y verdes como se conocen hoy día. Mil millones de años después aparecen las Cyanobacteria (fotótrofos oxigénicos) e inician un lento proceso de oxigenación de la atmósfera terrestre. Los primeros fotótrofos vivian en estructuras llamadas esteras microbianas (lámina de múltiples capas de microorganismos).  La vida sobre la tierra a través del tiempo: Después de la oxigenación de la atmósfera de la Tierra, finalmente aparecen formas de vida multicelulares. Finalizando en plantas y animales como se conocen hoy día. Pero las plantas y los animales solo existen desde hace medio billón de años. La línea de tiempo de la vida en la Tierra muestra que el 80% de la historia de la vida fue exclusivamente microbiana y, por lo tanto, en muchos sentidos, la Tierra puede considerarse un planeta microbiano.  Distribución de la vida microbiana Estamos rodeados de vida microbiana: suelo, agua, aire, manantiales de aguas termales, hielos de los glaciares Se calcula que el número de células microbianas en la tierra es del orden 5 X 1031 células. La cantidad total de carbono en este número tan enorme de células pequeñas iguala al carbono de todas las plantas de la tierra El contenido global de nitrógeno y de fósforo en las células microbianas supera en más de 10 veces el que corresponde a toda la biomasa vegetal Son reserva importante de nutrientes esenciales para la vida  Aplicaciones de la Microbiología Microbiología Médica: estudia la diversidad de microorganismos patógenos bacterias, virus, hongos y parásitos que son capaces de producir en el hombre enfermedad.  Aplicaciones de la Microbiología Microbiología de Alimentos: abarca el estudio de los microorganismos, que tienen tanto efectos beneficiosos y perjudiciales sobre la calidad y la seguridad de la carne cruda y procesada, aves de corral, productos de huevo, etc.. Incluye la intoxicación alimentaria, deterioro de los alimentos, conservación de alimentos, y la legislación alimentaria.  Aplicaciones de la Microbiología Microbiología del Agua: se ocupa de obtener aguas de óptima calidad y utiliza microorganismos con el fin de regenerar las aguas de desecho y hacerlas útiles Microbiología Agrícola: estudia aspectos beneficiosos como perjudiciales, entre otros: el papel de los microorganismos en la formación y fertilización de los suelos, el control de los insectos dañinos para las plantas mediante el uso de microorganismos, y los efectos dañinos de los microorganismos sobre las plantas  Aplicaciones de la Microbiología Microbiología Veterinaria: se encarga de la prevención y control de enfermedades infecciosas responsables de la muerte de muchas mascotas y de animales de granjas Microbiología Industrial: productos de considerable valor económico se obtienen como resultado del metabolismo microbiano, usando como sustrato desechos agrícolas, desechos industriales y productos naturales de bajo costo. Entre los productos obtenidos de fuentes microbianas tenemos: antibióticos, hormonas, enzimas, etc.  Aplicaciones de la Microbiología Microbiología aplicada al control de calidad de medicamentos y cosméticos: dirigido a la enumeración de la población microbiana total incluyendo hongos filamentosos (mohos) y levaduras y a la búsqueda de gérmenes patógenos tales como: Salmonella, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, etc. Microbiología Espacial: referida a veces como Exobiología, estudia la posible existencia de microorganismos en el espacio exterior y en otros planetas, también incluye el estudio del uso potencial de microorganismos como fuente de alimentos, energía y para el mantenimiento de un balance de oxígeno-dióxido de carbono apropiado en las naves espaciales  Aplicaciones de la Microbiología Microorganismos como agentes geoquímicos: Desde la época de los estudios de Winogradsky se sabe que los microorganismos realizan unas funciones geoquímicas de gran importancia. Dos ejemplos: el nitrógeno disponible para la formación de materia orgánica lo es porque microorganismos de género Rhizobium son capaces de producirlo en su forma biológicamente utilizable a partir del nitrógeno atmosférico inutilizable por plantas o animales.  Aplicaciones de la Microbiología Microorganismos como agentes geoquímicos: El segundo ejemplo se remonta a eras geológicas anteriores en las que la atmósfera del planeta era fuertemente reductora; la acción de bacterias fotosintéticas generó niveles de oxígeno suficientes para que la atmósfera pasara a ser oxidante y permitiera el desarrollo de los organismos aeróbicos que conocemos.  Aplicaciones de la Microbiología Microbiología de Suelo: El estudio de la biota que habitan en el suelo y los procesos que median. – El suelo es un entorno complejo colonizado por una inmensa diversidad de los microorganismos. – Microbiología del suelo se centra en los virus de suelo, las bacterias, actinomicetos, hongos y protozoos, pero tradicionalmente también se incluyen las investigaciones de los animales del suelo, tales como los nematodos, ácaros y otros microartrópodos. –  Aplicaciones de la Microbiología Microbiología de Suelo: – Estos organismos, denominados colectivamente como la biota del suelo, la función en un ecosistema bajo el suelo sobre la base de raíces de las plantas y la basura como fuentes de alimentos. – La microbiología moderna del suelo representa una integración de la microbiología con los conceptos de la ciencia del suelo, la química y la ecología para entender las funciones de los microorganismos en el ambiente del suelo  Aplicaciones de la Microbiología Microbiología Bélica (Guerra Biológica) : consiste en el uso intencional de microorganismos vivientes o sus productos tóxicos, para causar daño e incluso la muerte al hombre, animales y/o plantas. El 10 de Abril de 1972 la Organización de las Naciones Unidas firmó un convenio sobre la prohibición del desarrollo, producción y almacenamiento de armas biológicas. "No hay campo del batallar humano, sea en la industria o en la agricultura, o en la preparación de alimentos, o en problemas de ropas, o en la conservación de la salud humana o animal y en el combate de enfermedades, donde el microbio no juegue un papel importante y a menudo dominante." S.A. Waksman (1942)  La microbiología como profesión Está llena de oportunidades para quienes buscan una profesión científica: Medicina clínica Investigación innovadora llevada a cabo en las compañías farmacéuticas, químicas, bioquímicas y biotecnológicas Industria alimentaria, instituciones sanitarias  ¿Qué hace un microbiólogo? Es un científico que estudia organismos microscópicos, incluidas bacterias, algas y hongos. A menudo, estudian organismos que causan enfermedades y daños al medio ambiente o son de interés industrial o agrícola. También estudian las características de los patógenos no vivos, como los virus y los priones. Los microbiólogos a menudo usan técnicas de vanguardia y maquinaria sofisticada junto con biotecnología, genética u otros campos relacionados para realizar sus tareas y estudiar microbios.  ¿Qué hace un microbiólogo? Los microbiólogos que trabajan en el campo de la ciencia ambiental están a la vanguardia en la lucha contra el cambio climático y otros peligros ambientales derivados de la contaminación y el desperdicio o los procesos terrenales naturales.  ¿Cuál es la demanda de trabajo para los microbiólogos? Los desafíos y las oportunidades abundan en los mundos rápidamente cambiantes de la industria, la economía y el comercio.  El futuro de la microbiología El campo de la microbiología es fascinante y hay más que no sabemos. Lo que más hemos aprendido en el campo es que hay mucho más que aprender Los microbios no solo pueden causar enfermedades, sino que también pueden usarse para desarrollar medicamentos para combatir otros microbios (por ejemplo, la penicilina). Algunos virus parecen causar cáncer, mientras que otros se están evaluando como una forma de combatir el cáncer.  El futuro de la microbiología Una de las razones más importantes para que la gente aprenda sobre microbiología es tener respeto por estas "criaturas" que nos superan en número. Se cree que la resistencia a los antibióticos aumenta debido al uso inadecuado no solo de antibióticos sino también de jabones antibacterianos. Y eso es solo cuando observamos los microbios que reconocemos actualmente. Con el surgimiento de enfermedades infecciosas y con nuestra capacidad de viajar a casi cualquier parte del mundo en tres vuelos, existe una gran necesidad de que los microbiólogos estén educados y preparados.