Rama de la biología que se ocupa del estudio de los microorganismos, sus actividades y sus relaciones con el entorno




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MICROBIOLOGÍA….

Rama de la biología que se ocupa del estudio de los microorganismos, sus actividades y sus relaciones con el entorno.
100 micras es la menor distancia que el ojo humano distingue microorganismos: diámetros inferiores o igual a 1mm.
La microbiología médica estudia seres vivos que producen enfermedades en los seres humanos.

Los microorganismos se dividen en:

  1. virus

  2. bacterias

  3. hongos

  4. parásitos



HITOS DE LA MICROBIOLOGÍA.

Los microorganismos son más antiguos que el ser humano.

  • Aparición del microcopio (siglo XVII): Anthony van Leewenhoek. Permitió conocer a los microorganismos. Descubrió los “animáculos” y casi todas las morfologías que se conocen hoy de microorganismos.

  • Microscopio compuesto (siglo XIX). Consiguió amplificaciones mayores de 300 aumentos.

  • Fermentación como actividad metabólica microbiana: Louis Pasteur. Se destruyó la teoría de la generación espontánea.

  • Microorganismos productores de enfermedades: Berkeley (raya de la pata: enfermedad)

  • Cirugía antiséptica: Lister y Semmelweiss. (para evitar la infección causada por microorganismos en una operación)

  • Especificidad de la infección: Rayer, Devaine y Koch (1876)

  • POSTULADOS DE KOCH.

  • El microorganismo está presente en todos los enfermos pero no en los sanos.

  • El microorganismo se puede aislar en cultivo para ver que no haya mezcla.

  • El microorganismo cultivado reproduce la enfermedad en sanos.

  • El microorganismo se puede aislar de infectados artificialmente.

(actualmente son aplicables en pocas circunstancias porque un microorganismo puede producir varias enfermedades distintas o varios microorganismos producir la misma enfermedad)


  • Descubrimiento de los virus: Iwanowsky (1892) y Beijerinck (1898): organismos subcelulares.

  • Primeros antimicrobianos: Erlich, Domagk y Fleming.

  • Mutaciones de células al azar: Luria y Delbruck.

  • ADN como material genético: Avery, McLeod y McCarthy (1944)


DIFERENCIAS ENTRE PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS.

  • estructura subcelular: virus, priones y viroides.

  • Estructura celular: unicelulares (pueden ser procariotas o eucariotas) y pluricelulares

  • Las células son aquellos seres que, utilizando su genotipo, y aislada de su entorno, utiliza energia y materia del medio para realizar su metabolismo y consigue obtener copias de sí mismas.

Toda célula proviene de otra célula anterior.

    • Las células procariotas no tienen membrana nuclear. Su pared es rígida, tienen mureína o peptidoglicano. No tiene sistemas membranosos por dentro de su membrana citoplasmática.

    • Las células eucariotas tienen membrana nuclear que aisla el material genético. Hay estructuras internas limitadas por membrana.


PROCARIOTAS::

MEMBRANAS: no tienen membrana nuclear, no tienen otro tipo de membranas internas. Su membrana no posee esteroles, sino opanoides o isoprenoides que realizan la regulación de rigidez de membrana.

ESTRUCTURA: no posee mitocondrias, sus ribosomas son 70s y su pared de PG.

GENOMA: sin secuencias repetidas, sin intrones y policistrónico, ADN extracromosómico, una molécula circular y haploide.

REPRODUCCIÓN: fisión binaria.
EUCARIOTAS:

MEMBRANA: posee membrana nuclear, también membranas internas y con esteroles.

ESTRUCTURA: tiene mitocondrias, ribosomas 80s y su pared no tiene PG.

GENOMA: con secuencias repetitivas con intrones, monocistrónico, sin ADN extracromosómico, y varias moléculas lineales de ADN (diploide).

REPRODUCCIÓN: mitosis, meiosis.
CONCEPTOS A TENER EN CUENTA:

*MONOCISTRÓNICO: un único punto de inicio y final de síntesis de proteínas (síntesis de ARNm)

*POLICISTRÓNICO: varios puntos de inicio de síntesis y de fin.

*HAPLOIDE: una copia de material genético.

*DIPLOIDE: dos copias de material genético, dos loci distintos. Más resistentes a mutaciones debido a que hay otra copia si se muta una.

*ADN EXTRACROMOSÓMICO = plásmidos.
CARACTERÍSTICAS DE UN SISTEMA ÓPTICO:

  1. RESOLUCIÓN: capacidad para distinguir como diferentes dos puntos próximos.

    1. Es independiente del observador.

    2. Es inversamente proporcional a la distancia mínima que separa esos dos puntos (d)

    3. D = ½.λ.1/Nsenα

******* N indica el índice de refracción del medio por el que se desplaza la luz.

α es el ángulo del objetivo.

λ es la longitud de onda de la luz

  1. AMPLIFICACIÓN: capacidad para aumentar el tamaño de la imagen.

    1. Es dependiente del observador. (PR del ojo)

    2. Es indefinida. Interesa la amplificación eficaz que hace.

    3. D50. ∆E = Dobservador = 100 μm.

********D50 es el poder de resolución real.

Dobservador es el poder de resolución del ojo (ambos se relacionan)
Aunque se aumente mucho una imagen, si la cámara no vio una bacteria, no se va a ver

  1. AMPLIFICACIÓN EFICAZ: sistema óptico con resolución de 100 μm. Ampliamos la imagen 100 veces. Si ampliamos se ven cosas que no veía. Si el sistema óptico tiene poder de resolución mayor que nuestra retina es eficaz la amplificación, si es mayor de 100 μm.


TIPOS DE MICROSCOPIOS.

ÓPTICOS:

A. Usan la luz visible cuya longitud de onda (λ) es la que ve el ojo humano. La amplificación eficaz de un óptico es de mil (más o menos).

  1. simple: también llamado de campo claro; se ve luz.

  2. compuesto: de mejor resolución pero baja definición. La luz no se ve si no hay muestra, para poder verla fuera del objetivo. Se ve con más intensidad, no se ve mejor de lo que hay.

  3. contraste de fases: no requiere tinción, la observación es en fresco. Resalta los bordes del objeto. Anula la luz que pasa justo por el borde de la muestra del objeto.

  4. confocal: imagen tridimensional y de buena resolución. No se ve en un plano concreto sino una imagen en 3D.

B. Usan luz ultravioleta (UV).

  1. ultravioleta: muy complejos. Tiene una longitud de onda (λ) en el rango de los ultavioleta. Permite duplicar el poder de resolución. El vidrio es opaco a la luz UV: por lo que el sistema óptico tiene que ser de cuarzo. Es más complejo y más difícil de mantener. Requiere pantalla fluorescente que transforma luz UV en luz visible.

  2. fluorescencia: coloración específica con colorantes que absorben luz UV y emiten luz visible. Sólo tiene que ser de cuarzo el sistema desde la fuente hasta la muestra.

C. Electrónicos:

  1. de transmisión: similar al microscopio óptico. La luz pasa por dos sistemas electromagnéticos: la pantalla trasforma el haz electrónico en luz visible. Tienen gran resolución y necesitan tinción compleja. Su amplificación eficaz es de 1 millón de veces. La preparación de la muestra es compleja porque los electrones sólo atraviesan cortes muy finos por lo que tratan la muestra: el microtomo se aplica previa congelación. Se necesitan colorantes opacos a los electrones para que se vean como algo oscuro.

  2. de barrido: menor resolución y de menor amplificación (unas 50000 veces). Requiere técnicas de tinción menos complejas y nos da una imagen superficial tridimensional. Los electrones inciden en la muestra y rebotan. Éstos son los que se ven. La fuerza con la que inciden es proporcional a la distancia entre la muestra y la fuente (como pelotas de tenis).


COLORANTES EN MICROSCOPÍA:

Óptica: con color (absorben la luz); ácidos, básicos y neutros. Se unen a sustancias afines e hidrofóbicas.

Fluorescencia: absorben luz UV y emiten luz visible. Se usan fluorocromos como la fluoresceína, ficoercitrina o rodamina.

Electrónica: opaco a los electrones. Se usan metales pesados.
TINCIÓN (resumen simplificado).

  1. Extensión de la muestra sobre el porta.

  2. fijación: se calienta el porta para que la muestra se fije al vidrio.

  3. coloración:

    1. simple:

      1. añadir colorante

      2. lavar exceso de colorante

      3. llevar al microscopio

    2. compuesto:

      1. añadir colorante primario

      2. proceso químico: el mordiente hace que el colorante primario no salga de su sitio o hace que el segundo colorante entre donde no hay colorante primario.

      3. Usar decolorante.


TIPOS DE TINCIÓN:

Simples: se aplica colorante y se observa la muestra. Pueden ser:

  • positivas: se ve el microorganismo teñido sobre fondo sin teñir.

  • negativas: se tiñe el fondo pero no penetra la muestra. Se usa, por ejemplo, tinta china para meningococo.

Diferenciales: diferencian tipos de bacterias:

  • Gram positivas/negativas.

  • Giemsa: para micobacterias. Por ejemplo, en esputo de un tuberculoso. También se usa verde malaquita.


OPERACIONES DE TINCIÓN:

La tinción diferencial usa al menos 2 colorantes del mismo tipo pero diferentes; entonces, se usa un colorante, luego el mordiente (que se refiere a una sustancia o un proceso químico) que permite que el colorante tiña la estructura (sin él, no lo haría). También fija el colorante a una estructura una vez se ha fijado (“abre la puerta o cierra la puerta para que no salga”) Luego se hace decolorante en ausencia de mordiente. Se quita el color. En las estructuras a las que se fijó el colorante con mordiente, no se va. El primer colorante saldrá de algunas zonas. Se añade el segundo colorante y éste se unirá a las zonas que no tienen el primer colorante.
PROBLEMAS METODOLÓGICOS EN MICROBIOLOGÍA:

  • Tamaño reducido:

    • Dificultad de observación: necesitamos microscopía.

    • Baja capacidad de alterar el medio: trabajo con poblaciones (cultivo puro = población microbiana grande con microorganismos iguales que proceden de una única célula inicial. Así podemos centrarnos en las características de un único microbio).

  • Ubicuidad:

    • Trabajo con material sin microorganismos: esterilización del material.

    • Impedir la contaminación del material: trabajo en condiciones asépticas.


IMPORTANCIA DE LA MICROBIOLOGÍA EN LA SALUD HUMANA:

La humanidad tiene 3 grandes enemigos: la fiebre, la hambruna y la guerra, de ellos el mayor y más terrible es la fiebre.

Las enfermedades infecciosas producen más de 13 millones de muertes al año, el cáncer la mitad de esa cifra. Y tan sólo 6 enfermedades infecciosas producen el 50% de las muertes en niños y jóvenes (IRA, VIH/SIDA, enf. Diarreicas, paludismo y sarampión).

El 33% de la población mundial está infectada por tuberculosis. La peste del siglo XIV causó en Europa más muertes en una año (25 millones) que la IIGM.

ASPECTOS CLÍNICOS DE LA ENFERMEDAD INFECCIOSA:

  1. manifestaciones clínicas:

    1. fiebre, dolor e inflamación.

    2. Variabilidad de manifestación y microorganismos en las diferentes personas.

  2. diagnóstico:

    1. relativa rapidez del diagnóstico específico por cultivo y/o identificación.

    2. Problemas de muestra, factores del hospedador y ubicuidad.

  3. tratamiento: agentes eficaces y específicas (diferencias morfológicas y metabólicas) ‘¡¡¡resistencias!!!’

  4. prevención: respuesta inmune y conocimiento de transmisión (como microorganismo sale del sujeto infectado y va a uno sano)



MICROBIOLOGÍA BACTERIANA (MORFOLOGÍA). T.2 BACTERIOLOGÍA GENERAL

Diferenciamos bacterias por tamaño y forma. La mayoría de las bacterias tienen un tamaño entre 0,2-10 μm. ( las de interés clínico tienen un tamaño de 0,2-0,5m) De hecho, un grano de bacterias tiene un Billón de bacterias.

Forma: las poblaciones microbianas cuando crecen en un cultivo forman colonias de bacterias. Esto también incluye en la clasificación de la forma (morfología de las colonias independientemente de la forma de la bacteria individual) Las bacterias pueden ser:

  • redondas o cocos.

  • Alargada o bacilos.

  • Curvados: ya sean vibros, espirilos o espiroquetas.


Los cocos suelen tener un diámetro entre 0,2-2 μm y pueden presentarse solas o en colonias: uno solo se conoce como micrococos; 2 asociados, diplococos; en forma de cubos son sarcinas; en racimo de uvas se conocen como estafilococos; en cadenas como estreptococos (con ejes de división paralelos).

Los bacilos, con diámetro entre 0,5-1 x 3-10 μm. Hay variaciones: muy cortos= cocobacilos; alargado con extremos = bacilo filamentoso; bacilos con bordes casi rectangulares o cuadrados = bacilo fusiforme.

Los vibros son curvados, con forma de boomerang; las espirales con espiras altas y rígidas son espirilos; espirales con menos espinas y flexibles son espiroquetas.

Existe otro grupo en el que se encuadran microorganismos que no serían estrictamente bacterias: cúbicas (en medios salinos), son los micoplasmas (que carecen de pared y por lo tanto adquieren esa forma definida. Tienen un tamaño de 0,12-0,25 μm. Son las células más pequeñas conocidas).

Las rickettsias viven en el interior celular y poseen pared (0,3-0,32 μm). Las chlamidias (0,25 μm) carecen de peptidoglicano. Se parecen más a los virus y presentan dos formas: cuerpo elemental (redondeado) y cuerpo reticulado (más grandes, en el interior celular).
CELULAS PROCARIOTAS: MORFOLOGÍA :
ELEMENTOS OBLIGADOS: pared de peptidoglicano, membrana citoplasmática, genóforo (no cromosoma bacteriano), ribosomas.

Son aquellos que tienen todas las bacterias y que si los pierden no son viables. Se incluye la pared aunque algunas no la tienen.

ELEMENTOS FACULTATIVOS:

Algunas bacterias los tiene y otras no. Si se lo eliminan, la bacteria permanece viva. Son los siguientes:

  • Mesosomas: invaginaciones que penetran en el citoplasma pero siendo parte de la propia membrana.

  • Gránulos

  • Cuerpos de inclusión

  • Plásmidos de ADN: cadenas circulares

  • Glucocálix (cápsula): por encima de la pared.
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