Tema Introducción histórica a la Microbiología Concepto de Microbiología




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Tema 1. Introducción histórica a la Microbiología

Concepto de Microbiología


La microbiología es una ciencia que estudia los microorganismos, entidades acelulares y organismos unicelulares, pluricelulares o cenocíticos, que no poseen organización tisular, que no son visibles a menos que sean observados en un microscopio, y que se estudian mediante el método del “cultivo puro”
El objeto formal de esta ciencia es el estudio de la estructura, función, desarrollo, metabolismo, genética, comportamiento, ordenación taxonómica y evolución de los microorganismos, así como el estudio de éstos para su explotación y control.

Historia de la microbiología


Los microorganismos fueron observados por primera vez por Antonie Van Leeuwenhoek (1674-1723) mediante microscopios muy simples con lentes de 300 aumentos construidas por él mismo. A los microorganismos que vio les denominó “animálculos”.
A mediados del siglo XIX se producen grandes avances en el campo de la óptica, y se perfeccionan los microscopios.


  • Carl Zeiss & Ernest Abbe. Avances en la fabricación de microscopios compuestos.

  • Robert Koch (1877) observación de preparaciones de Bacillus antracis.

  • Ziehl y Neelsen (1882) realizan una observación de Mycobacterium tuberculosis.

  • Christian Gram (1884)desarrolla la tinción de gram (tinción diferencial)

  • Loeffler. Tinción de flagelos.



Controversia sobre la generación espontánea


Esta teoría sostenía que la vida y, por tanto, los seres vivos, surgían espontáneamente de sustancias inanimadas; este hecho se podía comprobar fácilmente, por ejemplo, si se dejaba a la intemperie un trozo de carne: al cabo de un tiempo aparecían gusanos, que se habían originado por generación espontánea. En 1668, el médico toscano Francesco Redi demostró que estos gusanos procedían, en realidad, de los huevos depositados en la carne por las moscas, quedando abolida la teoría de la GE para los animales.
John T. Needham era partidario de la teoría de la GE en microorganismos. Llevó a cabo un experimento para apoyar dicha teoría. Hirvió caldo de carne para destruir a todos los microorganismos y vertió el liquido en un matraz que tapó herméticamente. Al cabo de varios días, el caldo estaba repleto de pequeños seres microscópicos que se habrían generado a partir del caldo. Poco más tarde, Lázaro Spallanzani realizó el mismo experimento, pero en este caso cerró el matraz herméticamente y después lo hirvió. Pasado un tiempo lo abrió y observó que la infusión estaba libre de microorganismos, lo que significaba que los que aparecieron en el experimento de Needham, procedían del aire.
En la 2ª mitad del s. XVIII se desarrollaron diversas teorías sobre la química de los gases (Lavoisier, Cavendish & Priestley) y se produjo además el descubrimiento del oxígeno, responsable de la vida. Esto contribuyó a volver a apoyar la teoría de la GE, puesto que se supuso que en el experimento de Spallanzani, al no haber oxigeno, no se podía dar la vida microbiana dentro del matraz.
La teoría de la GE fue definitivamente abolida por Louis Pasteur en 1859 al quedar demostrado que había microorganismos en el aire, responsables, en los experimentos antes citados, de la putrefacción de la carne. Pasteur desarrolló unos filtros de algodón que le permitieron obtener muestras de microorganismos al hacer pasar una corriente de aire a través de éstos. Además inventó unos matraces con cuellos especiales, que permitían la circulación de oxigeno, pero no el contacto entre el líquido y los microorganismos.
Algún tiempo después, John Tyndall y Ferdinand Cohn, establecieron una distinción entre especies de microorganismos termolábiles y especies termorresistentes. En estas últimas descubrieron la existencia de las endosporas bacterianas, estructuras muy resistentes al calor, y desarrollaron métodos de esterilización.

Papel de los Microorganismos en las transformaciones de la materia orgánica, inorgánica y en la producción de enfermedades


Diversos microbiólogos observaron que cuando los microorganismos crecían sobre materia orgánica realizaban transformaciones de dos tipos:


  • Putrefacción: Proteínas descomponedoras

  • Fermentación: láctica, alcohólica o butílica (organismos anaerobios)


Pasteur observó que distintos tipos de bacterias producían distintos tipos de fermentación. Descubrió que los microorganismos anaerobios daban lugar a fermentaciones butílicas (Gen. Clostridium butiricum). Estableció entonces la clasificación entre seres vivos aerobios y anaerobios.
El científico Robert Koch (1881) contribuyó al desarrollo de las técnicas microbiológicas, al destacar la importancia de los cultivos puros o axénicos (que contuvieran un solo tipo de microorganismo).

Para desarrollar este tipo de cultivos se empezaron a utilizar medios sólidos (usando gelatina y, posteriormente agar-agar gracias a Fanny &Walter Hesse)

  • Microorganismos como agentes biogeoquímicos



Martinus Beijerinck (1851-1931) desarrolló los cultivos de enriquecimiento, con los que fue capaz de aislar bacterias fijadoras de nitrógeno (Rhizobium & Azotobacter)
Sergei Winogradsky (1856-1953) descubre organismos quimiolitotrofos autótrofos, capaces de usar CO2 para formar materia orgánica sin usar la luz (bacterias)

  • Microorganismos como agentes productores de enfermedades



M.T. Berkeley (1845) comprobó que el mildiu de la patata era producido por la acción de un hongo.

Agostino Bassi observó que la pebrina, la enfermedad de los gusanos de seda, también era producida por un hongo.
Oliver Holmes & Ignaz Semmelweis (1850). Son los primeros en darse cuenta de que la fiebre puerperal se daba mas en las mujeres que daban a luz en el hospital que en las que lo hacían en su casa. Esto se debía a que durante las operaciones los médicos transmitían el microorganismo por no contar con las medidas de desinfección necesarias.
Joseph Lister es considerado el padre de la cirugía aséptica. Propuso la utilización de soluciones desinfectantes (fenoles) para lavar heridas e instrumental tras cada operación.
Tras diversos estudios sobre carbunco Robert Koch observó por primera vez que un microorganismo, Bacillus anthracis, podía transmitirse al hombre y a otros animales. A partir de sus observaciones desarrolló las bases de la llamada “Teoría microbiana de la enfermedad”, que se compone de cuatro postulados principales (“Postulados de Koch de las enfermedades infecciosas”) que aún en la actualidad siguen vigentes:


  • El microorganismo patógeno ha de estar presente en el individuo enfermo, pero nunca en el individuo sano.

  • El microorganismo patógeno ha de ser posible de aislar en cultivo puro a partir de muestras obtenidas en el individuo enfermo.

  • La inoculación de cultivos puros del microorganismo patógeno en animales sanos causará en estos la enfermedad.

  • Al intentar reaislar el microorganismo patógeno del animal que ha enfermado, este ha de ser igual al primero observado.


Este científico realizó también diversos estudios con el agente causante de la tuberculosis, Mycobacterium tuberculosis (Bacilo de Koch), del cual pudo obtener cultivos puros. A raíz de estos descubrimientos siguieron haciéndose muchos más, creándose en la época dos escuelas, la francesa, con Pasteur a la cabeza, y la alemana, con Koch como representante.

Descubrimiento de los virus


Algunas enfermedades no se podían asociar con microorganismos bacterianos.
Charles Chamberland ideó unos filtros que retenían bacterias. Inventó el autoclave.

A partir de estos filtros, Dimitri Ivanovsky (1882) y Martinus Beijerink (1989) observaron que al filtrar jugos de plantas de tabaco enfermas, se obtenía un filtrado también enfermo, lo cual indicaba que existían organismos más pequeños que las bacterias, que no quedaban retenidos en el filtro y causaban enfermedad, los virus. Observaron en su caso el virus del mosaico del tabaco.


  • Loeffler y Frosch (1900) Virus de la Glosopeda.

  • Frederick Twort (1915), Felix d’Herelle (1917) Bacteriófagos.

  • Wendell Stanley (1935)Cristalización del virus del mosaico del tabaco. Se demuestra entonces la naturaleza proteica de estos.

  • Delbrück, Luria y Hershey. Bacteriófagos T pares.

  • Howard Temin. Hipótesis acerca de la replicación del Virus del Sarcoma de Rous. Virus que poseen proteínas que transforman el RNA en DNA (Transcriptasa inversa) Se trata de virus oncogénicos.

  • Luc Montaigner (1983) y Robert Gallo (1984) Virus de la inmunodeficiencia humana.

Desarrollo de la Quimioterapia


  • Paul Erlich. Bala Mágica. Salvarsán 606 (derivado del arsénico). Se usó para el tratamiento de la sífilis

  • Gerhard Dagmagk. Colorantes inhibidores de crecimiento de organismos. “Prontosil Rubrum” ( sulfamidas) contra estafilococos y estreptococos.

  • Alexander Fleming. En 1929 descubrió un medicamento producido por el hongo penicillium notatum, la penicilina. Hoy en día se sabe que puede ser producida de otras muchas formas y por otros hongos.

  • Howard Florey y Ernst Chain (1940) Aislamiento de la penicilina a partir de cultivos de un hongo.

  • Waksman (1935) Descubrimiento de la actinomicina (1940), estreptomicina (1943) y la neomicina (1948)

Desarrollo de la Inmunología



Edward Jenner observó que las vaqueras estaban inmunizadas frente al virus de la viruela humana, al haber contraído una variante menos agresiva de esta enfermedad propia de las vacas. A partir de estas observaciones, a finales del s. XVIII, desarrolla las primeras vacunas atenuadas.


  • Louis Pasteur (1932) descubrió que con el tiempo un virus podía quedar atenuado. Desarrolló entonces la vacuna del cólera aviar.

  • Salmon & Smith. Observaron que tras la inoculación de organismos muertos también se generaba inmunidad.

  • Widal (1888) Vacuna contra la fiebre tifoidea

  • Haffkine (1892) Vacuna del cólera

  • Jaime Ferrán Clua (1852-1929) Vacunas contra la tuberculosis, cólera, rabia y tifus.

Desarrollo de la Genética





  • Beadle y Tatum (1941) Teoría de un gen-una enzima.

  • Delbrück & Luria (1943) Estudio de las mutaciones.

  • James Watson & Frances Crick (1953) Descubrimiento de la estructura de doble hélice del DNA.

  • Boyer, Cohen & Berg (1972-1973) Clonación de genes.

  • Gilbert & Sanger (1976) Secuenciación del DNA.

  • Kary Mullis (1988) Reacción de la polimerasa en cadena (PCR). “Thermus aquaticus” produce la TAQ polimerasa. Se trata de una arquea resistente a las altas temperaturas. Determinante para el desarrollo de la PCR

  • Secuenciación de genomas: Haemophilus influenzae (1995), Saccharomyces cerevisiae (1996), Genoma humano (2001)

La microbiología en la actualidad: Perspectivas de futuro



Lucha contra las enfermedades infecciosas

Nuevos métodos de diagnostico

Tecnología de vacunas

Búsqueda de nuevos fármacos
Agricultura y ganadería

Los microorganismos como insecticidas biológicos

Búsqueda de nuevas cepas fijadoras de nitrógeno

Los microorganismos como suplemento en la alimentación animal
Industria alimentaria y biotecnológica

Control de calidad

Obtención de enzimas, vitaminas, ácidos orgánicos

Mejora de la producción de un determinado producto
Medioambiente

Participación en los ciclos de los elementos

Utilización en el reciclado de basuras y depuración de aguas

Eliminación de contaminantes del suelo

Decoloración y detoxificación de efluentes textiles, papeleros...

Diversidad microbiana





Entidades acelulares:

  • Virus

  • Virus satélites

  • Viroides

  • Virusoides

  • Priones

Entidades celulares:

  • Organismos Procariotas (bacterias y arqueas)




  • Organismos Eucariotas (Hongos, algas y protozoos)


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