1-Introduccion_WEB11a
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1. INTRODUCCIÓN 1. INTRODUCCIÓN
1.2. Historia y desarrollo de 1.2. Historia y desarrollo de la Microbiología la Microbiología
Ciencia que estudia los seres vivos que no se pueden ver a simple vista � microorganismosmicroorganismos (< 1mm)*
* Incluye a los virus: seres microscópicos NO celulares
1. Estudio de los microorganismosmicroorganismos � células capaces de existir de forma libre o independiente
2. Investiga la diversidad microbiana y su evolución � ¿cómo y por qué hay diferentes tipos de microorganismosmicroorganismos?
3. Estudia la función de los microorganismosmicroorganismos en el mundo, y su relación con el cuerpo humano, animales y vegetales
4. Ciencia básica � el conocimiento de los microorganismosmicroorganismos puede ayudar a comprender la biología de organismos superiores
¿Qué es la microbiología?¿Qué es la microbiología?
1.1. Periodo especulativoPeriodo especulativo: a.C.a.C. � primeros microscopistas
2.2. Primeros Primeros microscopistasmicroscopistas: ~~16751675 - mitad del s. XIXXIX �
descubrimiento de los microorganismos: A. van A. van LeeuwenhoekLeeuwenhoek
3.3. Cultivo de microorganismosCultivo de microorganismos: mitad s. XIXXIX � fines s. XIXXIX � la Microbiología se convierte en ciencia experimental: L. PasteurL. Pasteur y R. KochR. Koch
4.4. Era de oro de la microbiologíaEra de oro de la microbiología: principios s. XXXX hasta hoy �
surgen diversos enfoques en el estudio microbiano
1. Gran variedad de microorganismos: se identifican causantes de enfermedades, ciclos biogeoquímicos…
2. Complejidad fisiológica, bioquímica, genética, ecológica …
3. Surgen disciplinas especializadas: virología, inmunología …
Historia de la microbiologíaHistoria de la microbiología
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�������� Periodo especulativoPeriodo especulativoa.Ca.C �� primeros primeros microscopistasmicroscopistas
La humanidad conoce las actividades microbianas sin saber nada de los microorganismos:
Alimentos y bebidas
Egipcios: hacían vino y aplicaban tecnologías de fermentación para esponjar la masa para hacer pan (¿por qué?)
Celtas (3000 a.C.) � descubren la elaboración de la cerveza
Chinos (500 a.C.) � usan soya fermentada como antibiótico
Enfermedades infecciosas
Lucrecio (98-55 a.C.)
Fracastoro (1478-1553)
Enfermedades causadas por criaturas invisibles
∼∼∼∼ 1650 � Robert Robert HookeHooke
Desarrolló el 1er microscopio útil (∼1664)
Observó hongos y células (corcho); adoptó el término “célula”
1670’s y posteriores � AntonieAntonie van van LeeuwenhoekLeeuwenhoek
Inventó el microscopio simple
1º que observó y describió microorganismos � “animáculosanimáculos”
Muere (1723) � lento desarrollo de la microbiología: poco interés
Debate sobre la teoría de la “generación espontáneageneración espontánea” � los microorganismos surgen de materia sin vida (caldos)
Teoría debatida por Francesco Francesco RediRedi y LazzaroLazzaro SpallanzaniSpallanzani
�������� Primeros Primeros microscopistasmicroscopistas~1650 ~1650 -- mitad del siglo XIX mitad del siglo XIX
Describió por primera vez protozoos, bacterias, espermatozoides y glóbulos rojos
Microscopio simple:
Lentes de vidrio biconvexas entre dos placas de metal
Sólo usa una lente de aumento (lupa)
Lentes
Clavo de montaje
Tornillos para enfocar
A. van A. van LeeuwenhoekLeeuwenhoek (1632(1632--1723) 1723) HolandaHolanda
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Solo aparecían microorganismos
en los frascos abiertos
17691769
Lazzaro Spallanzani (1729Lazzaro Spallanzani (1729--1799)1799) ItaliaItalia
Solo aparecían larvas de gusanos
en los frascos abiertos
16681668
Francesco Francesco RediRedi (1626(1626--1698)1698) ItaliaItalia
Descubrió que las bacterias eran responsables de:
Que el vino y otros alimentos se avinagraran …
Causar enfermedades � teoría de lateoría de la “enfermedad por gérmenes“enfermedad por gérmenes”(1857): los microorganismos causan enfermedades infecciosas
Observó que algunas bacterias mueren al cultivarse con otras
Demostró que la generación espontánea NONO existe (1859)
Louis PasteurLouis Pasteur (1822-1895) FranciaFrancia:
1848: trabajos en fermentaciones � ≠ microorg. responsables de ≠ procesos fermentativos
Fermentación alcohólicaalcohólica � levaduras
Fermentación lácticaláctica� bacterias
�������� Cultivo de microorganismosCultivo de microorganismosmitad mitad �� fines del siglo XIXfines del siglo XIX
Caldo esterilizado
Enfriamiento lento
El caldo se mantiene estéril indefinidamente
Crecen y se multiplican bacterias
Horas/días
Polvo y bacterias en el doblez
Escapa el aire atrapado
El matraz se inclina para que el caldo se contamine con polvo
Desarrolló un método para eliminar microorganismos que degradaban el vino, cerveza o leche � pasteurizaciónpasteurización:
���� T a 60-70°C por ∼30 min � disminuyedisminuye la cuenta microbiana
Garantiza la seguridad de muchos productos
Por sus trabajos, es considerado el pionero de la microbiología moderna.
Así inicia la “Era de Oro de la Microbiología"
Todo proceso de fermentación y descomposición se debe a la acción de organismos � el crecimiento en caldos nutritivos nono es por “generación espontánea”
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Robert Koch Robert Koch (1843-1910) AlemaniaAlemania:
DemostróDemostró la “teoría de la enfermedad por gérmenes”
1º en usar un medio sólido con fines microbiológicos
Desarrolló métodos para obtener cultivos puros (axénicos) � primero primero en aislaraislar una bacteria (Bacillus anthracis):
Medios sólidos: rebanadas de papa, placas con gelatina � desventajas
Agente solidificante más versátil � agaragar (Walter y Fanie Hesse)
�������� Cultivo de microorganismosCultivo de microorganismosmitad mitad �� fines del siglo XIXfines del siglo XIX
SchleidenSchleiden y y SchwannSchwann (1839): desarrollan la “teoría celular”
i. Todos los organismos están compuestos por células
ii. Las funciones vitales de un organismo ocurren en las células
iii. Las células contienen información hereditaria
a) El microorganismo solo se observa en un animal enfermo
b) El microorg. se aísla y desarrolla en cultivo puro
c) El microorg. aislado se inocula en un animal sano y éste desarrolla la misma enfermedad (d)
d) El mismo microorg. debe observarse (e) y aislarse (f) del nuevo animal enfermo
Aisló numerosos patógenos (1883 – 1905): cólera, difteria, tétanos, neumonía, meningitis, peste, sífilis
Propuso los postulados de Koch postulados de Koch (1882) � demuestrandemuestran la relación directa de un microorganismo con una enfermedad
Aislaba el microorganismo causante de una enfermedad y lo crecía en un cultivo puro:
John John TyndallTyndall (1876-1884)
TindalizaciónTindalización� esterilización por calentamiento intermitente (∼100°C, 30 min � Tamb) � endosporasendosporas
PasteurPasteur (1881-1887)
Prepara la 1ª vacuna � contra el ántrax
Vacuna conejos contra la rabia rabia (por 1ª vez)
1884: Christian GramGram � tinción de tinción de GramGram
Se desarrolla el autoclaveautoclave
1887: Petri modificó las láminas de Koch � cajas Petri
1888: BeijerinckBeijerinck aisló bacterias (R. leguminosae) de nódulos de raíces (frijol) � bacterias implicadas en procesos biogeoquímicos
1895: 1er cultivo comercial de Rhizobium(Nitragin)
�������� Cultivo de microorganismosCultivo de microorganismosmitad mitad �� fines del siglo XIXfines del siglo XIX
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Se descubren muchos microorganismos causantes de enfermedades � detención de epidemias
Antibióticos � control de enfermedades bacterianasbacterianas
Trabajo con virus no efectivo (falta de instrumentación)
Surge la Microbiología ModernaMicrobiología Moderna � desarrollo de productos farmacéuticos, control de microorganismos patógenos, aplicaciones industriales de microorganismos…
�������� Era de oro de la mEra de oro de la microbiologíaicrobiologíaprincipios del siglo XX principios del siglo XX �� hoyhoy
1915 D’Herelle y Twort descubren los fagos (virus bacterianos)
1923 Primera edición del Manual de Bergey
1929 A. FlemingA. Fleming descubre la penicilina� Penicillium notatum
1938 Inicia producción comercial de Bacillus turingensis(Bt): biopesticida
1944 Waksman descubre la estreptomicina � Streptomyces griseus
1977 Se reconocen las arqueobacterias como un grupo microbiano
* Science, April 1999: Vol. 284 (5413): 493-495
1983 Se aísla el virus del SIDA
1986Se aprueba uso de la 1ª vacuna recombinante: hepatitis B
Liberación del 1er cultivo transgénico: tabaco
1987 1ª prueba en campo con bacteria recombinante (Frostban)
19891ª prueba de campo con algodón modificado con BtSe usan microorg. para limpiar un derrame de petróleo: biorremediaciónbiorremediación
1990 1er maíz protegido contra insectos: Bt-maíz
1995 -1997
Secuenciación del genoma de Haemophilus influenzae(1995), Saccharomycescerevisiae(1996) y Escherichia coli(1997)
1997Se clona una oveja con ADN de una oveja adulta: DollyDolly1os cultivos biotecnológicos comercializados: soya y algodón (66 países)
1999 Se descubre una bacteria gigante (Thiomargarita namibiensis, 0.5 mm)*
2000Cultivos biotecnológicos: 109109 millones de acres (1313 países)Prueba en campo de cultivo biotecnológicos para alimento: papapapa
2000 -2009
Secuenciación de genomas (Sinorhizobium meliloti[fijadora de N], Agrobacte-rium tumefaciens[plaga]) y epidemias por virus (coronavirus, influenzavirus)
2009Se descubre el proceso de esporulación en MycobacteriumBacillus subtilispuede producir 2 endosporas en la misma célula
1 acre = 4 046.85 m2
1. INTRODUCCIÓN1. INTRODUCCIÓN
1.3. Importancia de la 1.3. Importancia de la Microbiología en la Microbiología en la Biotecnología Biotecnología
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¿Por qué estudiar microbiología?¿Por qué estudiar microbiología?
Ciencia básicabásica � muchos conocimientos de procesos físicos y químicos que gobiernan procesos vitales, han surgido de estudios con microorganismos:
Prop. bioquímicas comunes con células de organismos pluricelulares
Ventajas: ���� densidades de población, fácil manipulación, rápido ciclo de vida, tamaño � modelos para comprender funciones celulares
Ciencia aplicadaaplicada � se ocupa de problemas prácticos importantes para la medicina, la agricultura y la industria
Muchas enfermedades importantes causadas por microorganismos
Los microorg. desempeñan importantes funciones en la fertilidad de suelos y producción animal
Procesos industriales basados en microorg. � biotecnologíabiotecnología
Uso de organismos vivosorganismos vivos y/o procesos biológicos para la obtención obtención de productos productos o procesos de valorprocesos de valor
Una de las principales áreas de aplicación de la microbiología �los microorg. se usan como “fábricas” para obtener productos
Es uno de los principales campos de aplicación de los micro-organismos en este siglo
Enfoque multidisciplinariomultidisciplinario: biología, bioquímica, genética, química, agronomía, ingeniería, medicina…
Desde la biotecnología tradicional a la moderna � categorías:
Médica [antibióticos, fármacos]; industrial [enzimas, ácidos]; agrícola[plantas transgénicas, biopesticidas]; marina [alimentos]; ambiental[biorremediación]
BiotecnologíaBiotecnología
Agricultura
Fijación de N2
Reciclaje de nutrientesCuidado animal
Alimentación
Conservación de alimentosAlimentos fermentadosAditivos alimentarios
Energía/Medio ambiente
BiocombustiblesBiorremediaciónExtracción de minerales
Biología molecular
OGM’sCompuestos farmacéuticosTerapias vs. enfermedades
Enfermedad
Nuevas enfermedadesTratamiento y curaPrevención de enfermedades
Los microorganismos yLos microorganismos yla actividad humanala actividad humana