Clase 1 qyf 2014
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Microbiología 2014
Dr. Alejandro Dinamarca T.
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Anatomía
Fisiología
Psicología
Sociología
Filosofía
1 eucariota
9 procariotas
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50s 60s 70s 80s 90s 2000s
Primer genoma secuenciado
Primera proteína terapeutica producida por
ingeniería genética
El codigo genéticoEs controlado.
Era de la genómica funcionalChips de DNADiagnóstico molecularFarmacología molecularBiomedicina
Clonación del primeranimal
Inicio de la ingeniería genética
Sintesis enzimática del ADN por PCR
Taq
Creación de bases de datos
de ADN y péptidos
Producción deSOMATOSTATINA
en bacterias
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FILOGENIA MOLECULAR
Amplificación de rRNA 16S Análisis de restricción de rRNA 16S
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ARCHAEA
BACTERIA
EUCARIA
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MICROBIOLOGÍAMICROBIOLOGÍADefiniciónDefinición
• Estudio de organismos, normalmente, no observables a ojo desnudo, que emplea métodos y técnicas que permiten observar, aislar, cultivar, propagar y manipular estos microorganismos.
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Objeto de estudioObjeto de estudio• Organismos inferiores a 1 milímetro de diámetro.
Microalgas
Protozoos
Bacterias
Hongos
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Métodos Métodos y y técnicastécnicas
Esterilidad
Medios de cultivoAislamientoPropagación y cultivo
Microscopía
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Vibrios en cultivo de agar TCBS
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AGRICULTURA ALIMENTOS
ENFERMEDADES
AMBIENTE/ENERGÍA BIOTECNOLOGÍA
DiagnósticoTratamiento y curaPrevenciónDetección de nuevas enfermedades
Fijación de nitrógenoCiclo de nutrientes
PreservaciónFermentaciónAditivosCalidad
Bio combustibles Metano EtanolBioremediaciónBiominería, lixiviación de metales.
Nuevos farmacéuticosTerapia génicaMos modificados genéticamente
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Importancia de la Importancia de la Microbiología en la sociedad Microbiología en la sociedad
humanahumana• Elaboración de alimentos (pan, queso, cerveza)• Salud humana (vitaminas, vacunas,
antibióticos, enzimas)• Enfermedades (tuberculosis, cólera, tétanos,
paludismo, ETS)• Relación con acontecimientos históricos.i) Caída del Imperio Romano.ii) Conquista del Nuevo Mundoiii) Regulación de la población. Peste negra.
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Importancia de la Importancia de la Microbiología en la naturaleza.Microbiología en la naturaleza.
• Funcionamiento de los ciclos Biogeoquímicos.i) Carbonoii) Nitrógenoiii) Azufreiv) Oxígeno
• Producción primaria. Esto es generación de biomasa a partir de fotosíntesis.
• Desarrollo de la microbiología ha permitido sentar las bases de la revolución de la biomedicina.
• También permitió el surgimiento de la Biotecnología Moderna. Aplicando el conocimiento en áreas como la Biotecnología Ambiental, Biotecnología de los Alimentos y farmacéutica.
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaDescubrimiento de los microorganismos •Lucrecio (98-55 a C) y Fracastoro (1478-1553) propusieron que las enfermedades eran producidas por “Criaturas Invisibles” .
•Antony van Leeuwenhoek (1632-1723), Observa y describe organismos microscópicos utilizando microscopios construidos por él mismo.
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Anton van Leeuwenhoek
• Comerciante Holandés, 1632-1724.• Desarrollo del primer microscopio.• Primer hombre en observar MO.• Principales observaciones:
– Bacterias– Protozoos– Capilares sanguíneos– Espermatozoides
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaDescubrimiento de los microorganismos•Leeuwenhoek publicó sus decubrimientos a través de cartas dirigidas a la Royal Society de Londres. Lo detallado de sus descubrimientos,permiten establecer que Leeuwenhoek,observó bacterias y protozoos.
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaLa generación espontáneaLa generación espontánea
•Francisco Redi (1626-1697), a través de experimentos con carne putrefacta postula lo incorrecto de esta teoría.
•Tras el decubrimiento del mundo microscópico realizado por Leeuwenhoek, algunos pensadores reanudan la controversia acerca de la generación espontánea. Se plantéa que los microorganismos se desarrollan por generación espontánea.
•En 1749 Lazzaro Spallanzani, postula que la vida es transportada por el aire.
TIEMPO
Agua con semillas Agua con semillas
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Louis Pasteur
• Químico Francés, 1822-1895.• Enantiómeros del ácido
tartárico.• Relación Industria- Ciencia.• Algunos descubrimientos:
– MO eran capaces de llevar a cabo fermentación láctica.
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Líquido no estéril Se tuerce el cuello del
Frasco.
Esterilizar ellíquido por calor
Aire
Historia de la Historia de la microbiologíamicrobiología
Pasteur 1861Pasteur 1861
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Medio de cultivo esenfriado.
Medio de cultivo seMantiene estéril sin crecimiento.
El polvo y Mos quedan atrapados en la pared
TIEMPO
Extremo abierto
Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaPasteur 1861Pasteur 1861
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El cultivo aún estérilse pone en contacto con la
pared del frasco.
El cultivo pierde su esterilidad
y se pone turbio
TIEMPO
Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaPasteur 1861Pasteur 1861
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiología•John Tyndall (1877), demuestra que la causa de la contaminación de cultivos estériles se debe a la presencia de partículas transportadas por el aire. Desarrolla el método conocido actualmente como Tindalización.
•Tyndall fue el descubridor de microorganismos resistentes a altas temperaturas.
•Ferdinand Cohn descubrió la existencia de endosporas bacterianas resistentes al calor.
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaDescubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes causales de enfermedades.causales de enfermedades. Galeno (129-199), y hasta mediados del
XIX se pensaba que la causa de las enfermedades se debía a “Miasmas” o al desequilibrio en lo cuatro humores:Sangre, Flema, Bilis amarillo, Bilis negra.
Agostino Bassi (1835). Observa que un microorganismo puede ser el agente causal de una enfermedad, al demostrar su relación entre la enfermedad del gusano de seda y una afección micótica
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaDescubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes causales de enfermedades.causales de enfermedades.
Irlanda, 1845, M. J. Berckeley
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaDescubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes causales de enfermedades.causales de enfermedades.
Joseph Lister (1827-1912). De manera indirecta, demuestra que son los microorganismos los agentes causantes de las infecciones que aquejaban a los enfermos luego de sus operaciones.
Desarrolló un método de cirugía en condiciones asépticas usando fenol como agente de desinfección.
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaDescubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes causales de enfermedades.causales de enfermedades.
•Robert Koch (1876), demostró de manera directa la relación entre microorganismos patógenos y cierto tipo de enfermedades.
•Koch, desarrolló una metodología especial para determinar esta relación, la que actualmente es conocida como “Postulados de Koch”.
Bacillus antrhacis como agente causal del carbunco.
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Robert Koch
• Médico alemán, 1843-1910.
• Algunos descubrimientos:– MO causantes del carbunco.– Contagio de MO.– Esporas: Estucturas de resistencia.– MO crecen en colonias definidas y
específicas.– BACILO DE LA TUBERCULOSIS
“BACILO DE KOCH”– Bacilo que provoca el cólera
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Bacteria patógena
Glóbulorojo
Postulado 1El microorganismo patógeno sospechoso debe estar presente en todos los casos de los individuos enfermos y ausente en los sanos
Glóbulorojo
Animal enfermo Animal sano
Postulados de Koch.
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Postulados de Koch.
Postulado 2El microorganismo patógeno sospechoso debe ser aislado y crecido en cultivo puro
ColoniasPuras Inocular animales
sanos con el microorganismo
aislado
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Postulado 3Las células de un cultivo puro del MO patógeno sospechoso debe causar la enfermedad en animales sanos.
Infestar animales sanos con las células del patógeno sospechosos
Extraer muestras de sangre o de tejidos y observar.
Animal enfermo
Postulados de Koch.
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Postulado 4El microorganismo debe ser re aislado y debe ser el mismo que el original del primer animal.
Postulados de Koch.
Extraer muestras de sangre o de tejidos y observar.
Cultivar en laboratorio
Cultivo puro
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaDescubrimiento de los virusDescubrimiento de los virus
Charles Chamberland, colaborador de Pasteur, desarrolló un método para filtrar partículas más pequeñas que las bacterias usando un filtro de porcelana.De esta forma se descubrió que la enfermedad del mosaico del tabaco era causada por un virus.
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaDesarrollo de las vacunas y de la inmunología.Desarrollo de las vacunas y de la inmunología.
•Se estudia la resistencia de los animales a determinadas enfermedades.•Se desarrollan técnicas para proteger a los humanos de agentes patógenos bacterianos y virales.•Roux, un colaborador de Pasteur estudiando “el cólera de los pollos” observó que el cultivo por largos períodos de tiempo del agente causal de la enfermedad, producía una variedad de bacteria que perdía su capacidad de generar enfermedad, “capacidad infectiva”. A estos cultivos les llamó Atenuados.•A su vez observó que al inyectar estos cultivos atenuados en las aves, éstas desarrollaban la enfermedad pero eran capaces de resistirla., permaneciendo sanas. •Pasteur, denominó a estos cultivos atenuados, vacunas en honor a Edward Jenner, quien fue el que utilizó estos cultivos para proteger a las ordeñadoras de la viruela.•En base a estos avances, Pasteur y Chamberland, desarrollaron una vacuna atenuada contra el carbunco, y posteriormente, Pasteur haría lo propio para la rabia.
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Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaToxinas y antitoxinas.Toxinas y antitoxinas.
•La producción de toxinas es un mecanismo de patogenicidad desarrollado por los microorganismos par invadir al hospedario.•Entre las enfermedades causadas por toxinas bacterianas están: la difteria, el botulismo.•Emil von Behring y Kitazato, usando una metodología de filtrado de bacterias y usando el sobrenadante, lograron aislar la tóxina que causa la difteria.
•Posteriormente, la inactivaron mediante calor (por cambio leve en su estructura molecular) y luego la inyectaron en conejos. De esta manera se produjeron los primeros anticuerpos.
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•Usando esta metodología, se desarrolló una antitoxina contra el tétanos.
Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiologíaToxinas y antitoxinas.Toxinas y antitoxinas.
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DIVERSIDAD MICROBIANA
BACTERIAS Y ARCHAEAS
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+ -CONTINUIDAD EXTINCIÓN
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A B
Presión de selección
Diversidad: ADN Mutaciones + Flujo genético Horizontal
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FILOGENIA MOLECULAR
Amplificación de rRNA 16S Análisis de restricción de rRNA 16S
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ARCHAEA
BACTERIA
EUCARIA
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•Philum antiguo.
•Encontramos organismos quimiolitótrofos oxidadores de hierro e hipertermófilos.
•Aquifex es considerado como el miembro de Bacteria más hipertermófilo, capaz de crecer a una temperatura óptima de 85 º C.
•Puede tolerar pequeñas cantidades de oxígeno y utilizarle como aceptor final de electrones, a diferencia de los hipertermófilos de Archaea.
•Aquifex no utiliza materia orgánica como fuente de energía, ya que la obtiene a través de la oxidación del H2 o del Sº
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Philums Thermodesulfobacterium y Thermotoga
•Presentan a géneros de bacterias del tipo hipertermófilo anaerobio estricto con un metabolismo fermentativo.
•El género Thermotoga, se caracteriza por tener una cubierta llamada toga, que le caracteriza morfológicamente.
•Thermodesulfobacterium, presenta una temperatura óptima de crecimiento de 70 º C y es la bacteria que puede reducir sulfato más termófila.
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Chloroflexus
•Se propone como la forma fotosintética más primitiva.
•Procariota filamentoso que forma matas espesas en manantiales termales neutros.
•Puede tener un metabolismo fotótrofo organótrofo (fotoheterótrofo) o quimiótrofo (fotoautótrofo).
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DeinococcosThermus
Deinococcus
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Philum Espiroquetas
•Las espiroquetas son bacterias gram negativas y mótiles con morfología de resorte y flexible.
•La morfología de estos procariotas les hace únicos.
•Las espiroquetas se clasifican en 8 generos primarios basados en su hábitat, patogenicidad, RNA ribosomal y características morfólógicas.
•Los genros de espiroquetas patógenas para el hombre, son:
Treponema pallidum
Borrelia
Leptospira
•Las enfermedades causadas por mimbros de est género son:
Sífilis
Fiebre
Leptospirósis
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Proteobacterias
PHYLUM PROTEOBACTERIAS
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PHYLUM PROTEOBACTERIAS
•Es el grupo más amplio y diverso fisiológicamente
•Existen cinco grupos: , , , y .
•Pueden ser:FotótrofosQuimiolitótrofosQuimiorganótrofos
•Morfológicamente diverso
•Gram negativosProteobacterias
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Proteobacterias
PHYLUM PROTEOBACTERIAS
Grupos de Proteobacterias
Subdivisión
Géneros
Alfa Agrobacterium
Rickettsia
Nitrobacter
Beta Neiseria
Ralstonia
Burkholderia
Gamma Escherichia
Legionella
Erwinia
Vibrio
Salmonella
Pseudomonas
Delta Aeromonas
Acinetobacter
Épsilon Campylobacter
Helicobacter
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Proteobacterias
PHYLUM PROTEOBACTERIAS
Bacterias Entéricas (enterobacterias)
Géneros
Escherichia
Salmonella
Proteus
Enterobacter
Cepas Enteropatogénicas
Cepas Enfermedad
Escherichia coli O157:H7 (enterohemorrágicas)
Intoxicaciones
Salmonella typhi Fiebres tifoideas y gastroenteritis
Shigella dysenteriae Intoxicaciones, Disentería Bacilar
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Principales estructuras de la célula procariota
• Membrana plasmática• Pared celular• Membrana externa Lipopolisacárido (LPS).• Porinas• Flajelo• Estructuras de superficie e Inclusiones de reserva:
Fimbrias, pelos, capa cristalina (S), glicocalix, Polímeros de reserva.
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conceptosconceptos
• Tamaño y eficiencia• Peptidoglicano• Periplasma• Lipopolisacárido (LPS)• Poli beta hidroxibutirato• Translocación de grupo• Transportador ABC (ATP-binding-casette)• Sistema de secreción