Fundamentos de Microbiología, UCV, Agronomía 2024 PDF

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de Agronomía Instituto de Química y Tecnología Dra. Marleny Chavarri 2024 Profesora Titular, UCV  Definición de microbiología. Origen de la microbiología. Ramas de la microbiología. Criterios de...

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de Agronomía Instituto de Química y Tecnología Dra. Marleny Chavarri 2024 Profesora Titular, UCV  Definición de microbiología. Origen de la microbiología. Ramas de la microbiología. Criterios de clasificación de los seres vivos. Células procariotas y eucariotas. Clasificación de los seres vivos. Manejo del microscopio óptico compuesto.  mikros (pequeño), bio (vida) y logo (estudio, tratado) Estudio de organismos que son con frecuencia, demasiado pequeños para observarlos directamente con el ojo humano. Se precisan técnicas especiales para aislarlos y cultivarlos. Es una ciencia que se encarga de estudiar organismos vivos diminutos, no visibles al ojo humano, y todas sus actividades metabólicas. Garassini, 1958; Prescott et al., 2000; Yabar, 2005; Torrealba, 2019 Micrómetro (µm) = 10-6 m = 10-3 mm (0,001 mm) milésima de milímetro Nanómetro (nm) = 10-9 m = 10-6 mm (0,000001 mm) millonésima de milímetro 10 Å (Amstrong) = 1 nm Protozoos 1000 nm = 1µm 1000 µm = 1 mm Mohos Actinomicetos 10 mm = 1 cm Mohos Setas Virus Bacterias Nematodos Microscopía electrónica Microscopía óptica Prescott et al., 2000; Yabar, 2005, Torrealba, 2019 Prescott et al., 2000; Richard, P. Agrios’ Plant Pathology_2024. www.elsevier.com/permissions. Prescott, L., Harley, P. y Klein, D. 2000. Microbiología. McGraw-Hill-Interamericana, España, 1005 pp. Di Barbaro, M.A. 2011. 2011. Breve historia de la microbiología. Biología En Agronomía 1(2):77-101  1. TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA O ABIOGÉNESIS Aristóteles (384 – 322 a. C) Materia orgánica Organismo vivos Carne Gusanos Cabello Culebras 2. TEORÍA DE LA BIOGÉNESIS (‘’GERMEN O SEMILLA’’) Prescott et al., 2000; Torrealba, 2019 Francesco Redi (1621 – 1697) médico, naturalista, fisiólogo, y literato italiano. Demostró que los insectos no nacen por generación espontánea Prescott et al., 2000; Torrealba, 2019  Antoni Van Leeuwenhoek (1632-1723), Holandés. Microscopio simple (300X). Estriación de las fibras musculares. Glóbulos rojos. Espermatozoides humanos. Microorganismos: Protozoos Algas Nematodos Bacterias Figura 2. Primera representación pictórica de las Bacterias Figura 1. Microscopio hecho por Antoni Van Leeuwenhoek en el siglo XVI Stanier et al., 1976  Enfermedades microbios Teoría en el hombre y los animales Píenciz,1762  Louis Pasteur (1822-1895) Francés, Químico y Biólogo Microorganismos en el aire. Figura 1. Matraz cuello de cisne. Agudo, J. 2016. pioneros de la microbiología: revisión bibliográfica. Trabajo de Grado Facultad de Farmacia Universidad de Sevilla, España. 40 p.  Louis Pasteur Pionero de las fermentaciones. Levaduras (Alcohol). Compuestos orgánicos y su rotación. Figura 2. Rotación del plano de polarización de luz por ciertos compuestos orgánicos. Figura 3. Soluciones equimoleculares de cristales separados tienes la misma, pero opuesta actividad óptica. Maestre, 2010; Agudo, J. 2016.  Louis Pasteur Descubrió el causante de la enfermedad denominada pebrina que afecta el gusano de seda. Ántrax o Carbunco a.25 ovejas (inoculadas con el bacilo debilitado) b.25 ovejas sin inocular c.Inoculó las 50 ovejas con un cultivo poderoso Vida anaeróbica. Descubrió el principio de la vacuna contra la rabia. Agudo, 2016  Schroeder y Von Dusch (1850) Implementaron el uso del tapón de algodón Oswaldo Avery, Colin Macleod y Maclyn McCarty (1930) El papel de ADN en la genética bacteriana Streptococcus pneumoniae 1. CR + proteínas de CL = colonias rugosas 2. CR + lípidos de CL= colonias rugosas 3. CR + polisacáridos de CL = colonias rugosas CR 4. CR + ADN de CL = Colonias lisas CL  Jhon Tyndall y Ferdinand Cohn (1877) Existencia de cuerpos extraños bacterianos resistentes al calor (Esporas) Bacillus subtilis Jhon Tyndall (1887) TINDALIZACIÓN Someter la Eliminar Esterilización sustancia a paulatinamente esterilizar a un las esporas presentes proceso a medida que se Mediante seriado de transforman en calentamiento elevación y gérmenes activos discontinuo disminución (célula vegetativa). de la temperatura Se requiere un mínimo de tres sesiones Di Barbaro, 2011  Roberto Köch(1843-1910), Alemán. Físico, Matemático, Botánico y Médico Iniciador de la bacteriología médica moderna. Utilizó el agar y la gelatina como agentes solidificantes. Utilizó los colorantes.  Roberto Köch Aisló y cultivó las bacterias al estado puro Bacilo del carbunco (Bacillus anthracis) Bacilo de la tuberculosis Mycobacterium tuberculosis Bacteria del cólera Vibrium cholerae Postulados de Köch  Roberto Köch 1. El microorganismo (patógeno) debe estar presente en el individuo enfermo. 2. El patógeno debe aislarse del individuo enfermo y cultivarse al estado puro. 3. El patógeno cultivado se debe inocular en un individuo sano y reproducir de nuevo la enfermedad. 4. Reaislar de nuevo el patógeno inoculado causante de la enfermedad.  2 Aislar Medio de cultivo 1 Planta enferma 4 3 Reaislar Inocular Planta sana Stanier et al., 2004; Chavarri et al., 2004 POSTULADOS PROCEDIMIENTO 1.Animal enfermo 2.Aislar 3.Inocular 4.Reaislar  Toda enfermedad infecciosa tiene su Louis Pasteur causa (etiología) en un germen con capacidad para propagarse entre las personas. Demostró que todo ser vivo procede de otro ser vivo anterior. Logró probar la teoría germinal de las Roberto Köch enfermedades tras sus investigaciones en tuberculosis, siendo por ello galardonado con el premio de Nobel de Medicina y Fisiología en el 1905. Estableció lo que se ha denominado desde entonces los Postulados de Köch. Martinus Beijerinck (1851-1931) Naturista, botánico y microbiólogo. Holandés Aisló Rhizobium… (Bacillus radicicola). Azotobacter o bacteria del azoe. Spirillum desulfuricans (bacteria reductora del sulfato) y la respiración anaeróbica. Trabajó con las levaduras y el virus del mosaico del tabaco. Relación entre los microorganismos y los ciclos biogeoquímicos del suelo (C, N y K).  Sergei Winogradsky (1856-1953) Microbiólogo, ecólogo y edafólogo. Ruso Nuevo tipo de autotrofía (bacterias nitrificantes). Quimioautotrofía Aisló Clostridium pasteurianum. Explicó el mecanismo bioquímico de la fijación del nitrógeno por Azotobacter. Demostró la liberación de amonio a partir de los nódulos radicales de las leguminosas. Relación entre los microorganismos y los ciclos biogeoquímicos del suelo (C, N y K).  Alexander Fleming (1881 – 1955) Médico y Microbiólogo. Escocia Staphylococcus aureus Penicillium notatum  Jacinto Convit (1913-2014) Médico. Venezolano. Doctor en Ciencias Médicas en 1938. Se especializó en dermatología en los EE.UU. Nombrado por la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 1971, como Director Cooperativo para el estudio Histológico y Clasificación de la Lepra. En 1937, por invitaciones del pionero en los estudios de la lepra, Dr. Martin Vegas, estado Vargas, Venezuela, el Dr. Convit pudo inocular el bacilo Mycobacterium leprae en armadillos de la familia Dasypodidae y para obtener una vacuna, pero debía mezclarla con la de la tuberculosis (BCG), produjo la inmunización, descubrimiento que le valió la nominación al Premio Nobel de Medicina en 1988. Descomposición de la materia orgánica Deterioro de los alimentos Enfermedades infecciosas Fermentaciones  TAXONOMÍA MICROBIANA Bacteriología Protozología Virología Micología Ficología o algología  SEGÚN HÁBITAT Microbiología del suelo Microbiología del agua Microbiología marina Microbiología del aire  SEGÚN LA ACTIVIDAD Ecología microbiana Microbiología de patógenos: Médica y Sanitaria Microbiología agrícola Microbiología industrial o tecnológica Microbiología de alimentos 1. ORGANIZACIÓN CELULAR. 2. PRESENCIA Y COMPOSICIÓN DE LA PARED CELULAR. 3. ORGANIZACIÓN SOMÁTICA. 4. NUTRICIÓN. 5. MOVILIDAD O MOTILIDAD. 6. TIPO DE REPRODUCCIÓN.  EUCARIOTA PROCARIOTA Material genético Lípidos Proteínas Carbohidratos Metabolización de nutrientes Síntesis de proteínas Producción de energía  PROCARIOTA EUCARIOTA Merrick WC, Pavitt GD. Protein Synthesis Initiation in Eukaryotic Cells. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2018 Dec 3;10(12):a033092. Czerwińska-Główka D, Krukiewicz K. Guidelines for a Morphometric Analysis of Prokaryotic and Eukaryotic Cells by Scanning Electron Microscopy. Cells. 2021 Nov 25;10(12):3304. L-alanina, d-alanina, ácido d-glutámico y lisina o ácido diaminopilémico BACTERIAS  Síntesis, Secreta almacenamiento productos y transporte de transformados y proteínas. empaquetados. Metabolismos de Glicosilación carbohidratos: (carbohidratos Glucosilación + proteínas y/o (proteínas + lípidos) para oligosacáridos). formar Metabolismo de glicoproteínas y lípidos y algunos glicolípidos esteroides Ciclo de Krebs y en la membrana interna se realiza la fosforilación oxidativa CÉLULA DE MOHOS CÉLULA VEGETAL Membrana plasmática ANIMAL VEGETAL Características Célula Procariota Célula Eucariota Flagelos con estructura Flagelos con estructura Motilidad fibrilar simple fibrilar compleja Varios polímeros Varios polímeros orgánicos Pared celular (peptidoglucano) (no peptidoglucano) Una sola: la Varias Membranas citoplasmática Raras veces. Solo Muy frecuentes. Diversos Vacuolas vacuolas de gas tipos y funciones Poco diferenciado Bien diferenciado con Núcleo (difuso) sin membrana membrana nuclear nuclear Ribosomas 70S 80S Aparato Golgi Ausente Presente Cloroplastos y Ausentes Presentes mitocondrias Reproducción Rara o fragmentaria Presenta sexual Características Célula Procariota Célula Eucariota Proteínas histonas (ADN) No Si Disposición del Un cromosoma Varios cromosomas ADN circular lineales Unidad de En el citoplasma Núcleo (transcripción) transcripción y citoplasma (traducción) traducción Esteroles Ausentes Presentes Células Bacterias Animales, plantas, protozoarios, hongos y algas Merrick WC, Pavitt GD. Protein Synthesis Initiation in Eukaryotic Cells. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2018 Dec 3;10(12):a033092.  Autótrofas fotosintéticas. Autótrofas quimiosintéticas utilizan la energía que desprenden ciertos compuestos inorgánicos al oxidarse. Emplean compuestos orgánicos para sintetizar sus propios compuestos orgánicos. 5.TIPO DE REPRODUCCIÓN  Antoine Van 1707-1778 Leeuwenhoek Figura 1 Retrato de Carolus Linnaeus (1739). en 1676 Osorio-Abarzúa CG. Los microbios de Linneo. Rev Chilena Infectol. 2021 Dec;38(6):793-797 Woese CR, Kandler O, Wheelis ML. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc Natl Acad Sci U S A. 1990 Jun;87(12):4576-9.  REINO REINO REINO REINO REINO REINO EUBACTERIA ARCHAEA PROTISTA PLANTAE FUNGI ANIMALIA Procariotas Procariotas Eucariotas Eucariotas Eucariotas Eucariotas Unicelulares Unicelulares Unicelulares Multicelulares Unicelulares Multicelulares Multicelulares Multicelulares Paredes Paredes Algunos Paredes Paredes Sin pared celulares celulares con paredes Celulares Celulares de Peptidoglucano Pseudopep- celulares de celulosa quitina tidoglucano Autótrofos/ Autótrofos/ Autótrofos/ Autótrofos Heterótrofos Heterótrofos Heterótrofos Heterótrofos Heterótrofos Por absorción Por ingestión Sistemas Tejidos Sistemas complejos de complejos de órganos órganos REINO PROTISTA O PROTOCTISTA Eme, L., Ford D., W. 2015. Archaea. Current Biology 25: R845-R875 Li Y, Steenwyk JL, Chang Y, Wang Y, James TY, Stajich JE, Spatafora JW, Groenewald M, Dunn CW, Hittinger CT, Shen XX, Rokas A. A genome-scale phylogeny of the kingdom Fungi. Curr Biol. 2021 Apr 26;31(8):1653- 1665.  700 años A.C. Ruinas de Nínive (Asiria) Seneca en el año 65: Vasija esférica llena de agua. Plinio en el año 79. Propiedades inflamables del vidrio. Nicolás Copérnico (1473-1543) fabricó un telescopio. Zacarías Janssen en el año 1590 construyó un microscopio. Sánchez, M. y García, R. 2015. Historia del microscopio y su repercusión en la Microbiología. Humanidades Médicas 2015;15(2):355-372  Galileo Galilei (1610) según los italianos, o por Zacharias Janssen, por los holandeses. En 1628 William Harvey (capilares sanguíneos) En 1665 Robert Hooke (corte de corcho). La primera observación de células muertas. Marcello Malpighi, anatomista y biólogo italiano, observó células vivas. A mediados del siglo XVI el holandés, Antoni Van Leeuwenhoek, describió por primera vez protozoos, bacterias, espermatozoides y glóbulos rojos. Durante el siglo XVIII, el microscopio tuvo diversos adelantos mecánicos. Las mejoras de la óptica surgieron en 1877. A principios de los años 1930 se obtuvo aumentos superiores a 500X o 1000X. El microscopio electrónico de transmisión (TEM). Aumentos de 1000.000X, en el año 1931. Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio electrónico de barrido (SEM).Aumentos de 100.000X Ocular fotográfico  Ocular fotográfico Tubo fotográfico Anillo de corrección visual Distancia interpupilar OBJETIVOS AN: ≤1µm AN: >1µm Objetivos secos Objetivo de (4-60X) Inmersión (100X) La escala de longitud de onda está entre 400 y 700 nm (0,4 a 0,7 µm). La máxima Poder de resolución AN para el objetivo seco (10x; 40x) es de 1 µm. La máxima AN para el objetivo de inmersión (100x) en aceite es 1,2 a 1,4 µm. AN de un lente de AN de un lente de 40X es de aprox. 100X es de aprox. 0,65. 1,25. Esto significa que el lente de 100X puede recolectar más luz y ver detalles más finos que en el lente de 40X.  PODER DE RESOLUCIÓN (d) Micrometro = μm = 0,001 mm (milésima de milímetro) Nanometro = nm = 0,000 001 mm (millonésima de milímetro) Amstrong = Å = 0,1 nm (diez millonésima de milímetro) Picometro=pm= 10-12 m Czerwińska-Główka D, Krukiewicz K. Guidelines for a Morphometric Analysis of Prokaryotic and Eukaryotic Cells by Scanning Electron Microscopy. Cells. 2021 Nov 25;10(12):3304. Correo: [email protected]