Microbiología Primer Parcial PDF

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Apuntes tomados en clase. Profesora Elena, temas 1-7....

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Tema 1: “Introducción al mundo bacteriano” Microbiología 11/09/2018

Descubrimiento del microbio y el mundo microbiano ¿En qué momento podemos definir la Microbiología como tal? Los primeros microbiólogos eran químicos. La posibilidad de visualizar los microbios, y, por tanto, el descubrimiento de la Microbiología está directamente relacionada a:  

Existencia del microscopio. Sin el primer microscopio no habríamos podido observar a los microbios. Ciencia relativamente moderna.

Robert Hooke, 1664. En ese año fue el primero en describir los microbios que veía. Esto le fue posible tras pulir lentes hasta conseguir un aumento que le permitió observar dichos microorganismos. No se considera un microscopio en sí, pero sí su predecesor, su base. Anthon Van Leeuwenhoek, 1632-1723. Era un holandés, pero no era un científico o microbiólogo, sino comerciante. Su trabajo le permitió tener acceso a lentes (observar la calidad de los hilos de la tela que vendía), los cuales él mismo los iba puliendo poco a poco. Cuanto más pulía el lente, más aumento y precisión poseía este. Esto, hasta finalmente obtener lo que se podría denominar el primer microscopio con un aumento de 50-300x. Leeuwenhoek observó en muestras de agua animálculos, microorganismos. Presentó los resultados de sus observaciones de seres en movimiento de un tamaño minúsculo, pero fue rechazado. No fue hasta más adelante que otras personas también comenzaron a descubrir dichos microorganismos que los logros de Leeuwenhoek no fueron reconocidos.

S.XIX - Factores que contribuyeron al desarrollo de la Microbiología La serie de factores que ayudaron al avance de la Microbiología como ciencia, o algunos de ellos, fueron: 

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Técnicas. El microscopio óptico. Gracias al descubrimiento de dicha técnica, se dio un salto cualitativo importante, haciendo posible el microscopio de hoy en día tras su refinamiento. Teoría de la generación espontánea. Supuso una revolución a nivel ideológico. Básicamente, afirma que a partir de materia (orgánica, inorgánica o una mezcla), al pudrirse nacen ciertas formas de vida (animal y vegetal). Sin embargo, en ese momento no se podía demostrar del todo si era cierto que aparecían por esa razón, o si ya estaban ahí. En el aire, por ejemplo. Quien refutó dicha teoría fue Louis Pasteur, químico francés. Se le fue atribuida además la técnica de la pasteurización (esterilización parcial). Para la demostración de su teoría, hizo uso del siguiente experimento. Calentó un matraz hasta que su contenido (caldo como medio de cultivo) comenzó a ebullir. Esto, por la acción del calor, esterilizó por calor a los microorganismos en su interior. Hacia el mismo proceso en dos frascos. Alargaba la “boca” del frasco de manera que el principio del tubo estaba contaminado por el contacto del aire, pero el resto no. A partir de ese momento, se desterró la teoría de la generación espontánea del ámbito científico y se afirmó que toda vida provenía de la vida misma, y solo de ella. Concepto de “naturaleza de la enfermedad contagiosa”. Gracias a lo mencionado anteriormente, fue posible el descubrimiento de nuevos microorganismos. Y aquí nos preguntamos si estos serían capaces de provocar ciertas enfermedades del momento. Desde el s.XVI se sabía que algo se transmitía de persona a persona, contagiando a la última. Esto, eventualmente, se supo que los responsables eran los microorganismos.

Si bien sabemos que “algo” provoca estos contagios, toca descubrir qué es. Es en ese momento en el que se descubren los microorganismos, y lo siguiente es si estos eran los causantes de las enfermedades. Fue gracias a Robert Koch (1876) y su investigación de una enfermedad, el Ántrax/Carbunco. Su criterio, presente en los Postulados de Koch, es aún válido en la medicina actual a la hora de definir enfermedades microbianas. Los postulados fueron posibles gracias a experimentos con la bacteria causante de la tuberculosis (por tanto, él lo quería hacer para la tuberculosis, pero terminó siendo generalizada para las enfermedades infecciosas). Consiste: 

Extracción de sangre del organismo sano y enfermo.

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Se observan las muestras. En el sano no debe de aparecer la bacteria buscada, en el enfermo sí. La distribución en el cuerpo debería de corresponder a los lugares de las lesiones. S e

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inocula el cultivo puro al animal sano. Como resultado, fallece. Se extrae una vez más la sangre del animal, ahora muerto, y se observa, para confirmar que es el patógeno sacado del primer animal enfermo.

Veamos a continuación, los Postulados en sí: 1. El microorganismo debe hallarse en los animales enfermos, pero no en los sanos. 2. El microorganismo debe poder ser aislado del individuo enfermo y obtener su cultivo puro. 3. El microorganismo aislado del cultivo puro, el patógeno, debe causar la misma enfermedad observada del primer individuo enfermo en caso de ser inoculado a un organismo sano.

4. El microorganismo patógeno inoculado se aísla y se cultiva una vez más. Se comprueba que se trata del mismo microorganismo del cual se obtuvo el cultivo puro. El responsable de la enfermedad es Bacillus anthracis. Está presente en la sangre de los animales enfermos, pero no en la de los sanos. Robert Koch para poder formalizar esta teoría, al igual que todos los descubrimientos científicos, tuvo que repetirlo aproximadamente 40 veces. Al coste de uno de los más grandes descubrimientos en la microbiología, pagó con su vida al infectarse de la esa propia bacteria. Otro ejemplo de este tipo fue el del microorganismo Helicobacter pylori. Éste es causante de úlceras en el estómago. Sin embargo, por entonces se pensaba que era por el estrés, con excepción de 2 médicos. Estos médicos intentaban demostrar que Helicobacter pylori era el culpable real, pero no podía crecer en placas de cultivo. Por esa razón, uno de ellos, sabiendo que en condiciones fisiológicas si podía crecer, se lo inoculó a sí mismo siguiente los postulados de Koch. Como resultado, logró demostrar que ese microorganismo era el real causante de la enfermedad, así como un premio Nobel en 2005.

Microbiología 12/09/2018

Colonias Colonia bacteriana: Conjunto de microorganismos provenientes de un mismo microorganismo. Forman un conjunto idéntico, clones. Cultivo puro: Conjunto de microorganismos idénticos constituida por una o más colonias (conjunto de varias colonias idénticas entre sí). Una única clase de microorganismo. Esterilización: Usamos cabinas. Dependiendo de qué tipo de cabina, el aire irá en una dirección u otra. En ciertos tipos de cabina el aire va hacia arriba y es expulsado, de manera que protege al investigador de la muestra.

Concepto de Microbiología Podemos definir la Microbiología de 2 formas. O bien por lo qué se estudia, o por cómo se estudia. Una primera parte centrada en el objeto de estudio que esta realiza. Son básicamente aquellos seres vivos que no se pueden distinguir o visualizar a simple vista, sino que debemos de verlos bajo un microscopio. Estrictamente, son aquellos organismos inferiores a 0,1mm u organismos unicelulares. En un sentido más amplio, más general, son aquellos organismos de tamaño 1mm. Algunos ejemplos serían protozoos, hongos… Una segunda parte centrada más bien el método en el cual el objeto se estudia. Se trabajará siempre con poblaciones o colonias, de un cultivo puro en concreto. Las poblaciones

microbianas son desarrolladas a partir de un único individuo, por lo que el resultado son colonias de microorganismos idénticos entre sí, es decir, de clones. En cuanto a las técnicas que se realizan, vemos:   

Aislamiento. Es el primer paso. Aíslas las colonias que se desean para luego extraerlas hacia otra placa Petri. Cultivo puro. Identificación.

TAMAÑO

ORGANIZACIÓN CELULAR

Macroorganismos

Procariotas Ninguno conocido, hasta 1993; descubrimiento de Epulopiscium fishelsoni y Thiomargarita namibiensis. Por ahora no se sabe si existen más. Son 2 excepciones de procariotas enormes Procariotas Arquea Bacteria

Microorganismos

Eucariotas Eucaria Animales Plantas

Acelular

Eucariotas Eucaria Alga Hongos Protozoos

Acelular Virus

Finalmente, podemos definir como microorganismos a aquellos seres vivos dotados de individualidad con una organización biológica elemental (sin afirmar si son procariotas o eucariotas) y por lo general (hemos visto antes las 2 excepciones) de tamaño microscópico. Clasificación de seres vivos en orden ascendente: especie, género, familia, orden, clase, filos, reinos y dominios (bacteria, archaea, eukarya). Veamos los dominios del reino biológico uno por uno, sus características más básicas. 

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Arquea. Caracterizado por estar constituido de procariotas, mayoría anaerobios, se desarrollan en ambientes extremos (extremófilos) tales como: fuentes termales de temperaturas de 100ºC, aguas extraordinariamente salinas y suelos y aguas muy ácidas o alcalinas. Bacteria. Son organismos aerobios y/o anaerobios. Engloban todos los procariotas causantes de enfermedades (las arqueas en cambio no producen enfermedades). Entres sus hábitats, vemos: suelo, agua, tracto digestivo. Como fuentes de energía o alimentación, encontramos la luz, la materia orgánica y la inorgánica. Eukarya.

Microbiología

13/09/2018

Diversidad La Microbiología estudia grupos de microrganismos tales como: bacterias, algas, hongos, protozoos y virus. Todos ellos, solo tienen una propiedad en común: su diminuto tamaño. La diversidad de forma y función entre estos grupos de microrganismos es tan grande como la diversidad total de todos los seres vivos. Las bacterias son menos parecidas a las algas, hogos, virus o protozoos, que un tiburón lo es a una jirafa.

Tema 2: “Tamaño y forma”

Microbiología 13/09/2018

Forma Veamos las diferentes formas de los coccus, coccobacillus (no llegan a ser ni coco ni bacilo), vibrio, bacillus, spirillum y spirochete. 

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Esférica. Los microorganismos con forma esférica son cocos: micrococos (cocos pequeños y aislados), diplococos (cocos en pareja), estreptococos (cocos en cadena), estafilococos (cocos de grupos irregulares), tétradas (4 cocos agrupados), y sarcinas (8 o más cocos agrupados). Cilíndricas. Los microorganismos con forma cilíndrica son: cilindro recto (bacilo), cilindro ondulado (espirilo), cilindro curvado (vibrio) y los que poseen “forma de coma” (vibrio). Cilíndricas 2.0. Los que no son cocos ni bacilos. Cilindro recto (bacilos en parejas formando diplobacilos), estreptobacilos (cadenas de bacilos). Modificaciones. Presentan ramificaciones, micelios, filamentos, bacterias con forma de estrellas y bacterias con formas cuadradas.

Haloarcula es la bacteria cuadrada por excelencia, además de ser un extremófilo de medios salinos. Durante mucho tiempo no se supo hacer el medio para cultivarla hasta que pasaron los años y se descubrió cómo hacerlo (medio salino…). De esa forma, una vez cultivada, se comprobó realmente su excéntrica forma cuadrada.

Microbiología 14/09/2018

Tamaño Dejamos las formas para pasar a tamaño. 

1 milímetro (mm)=103 micrómetros (um)=106 nanómetros (nm). *Extrema importancia

En cuanto el tamaño de las bacterias esféricas es de 0.5 um (cocos). En las bacterias cilíndricas es de 5um de largo por 1um de ancho. Cabe mencionar que estas medidas se deben de memorizar, pues son las “standard”. Las necesitaremos para comparar tamaños de bacterias.

Forma Volvemos a la forma. Esta vez son las bacterias gigantes, aquellas que poseen un tamaño de 25 o 50 veces el tamaño normal de las bacterias. Suelen ser procariotas Gram positivo. Un ejemplo de bacteria gigante descubierta en 1993 es la Epulopiscium fishelsoni (600umx60um) y en 1999 Thiomargarita namibiensis (diámetro de 100-300um hasta unos 700um).

Ventajas fisiológicas de un pequeño tamaño La principal ventaja de tener un pequeño tamaño viene relacionada con la relación superficievolumen. Por otro lado, la proporción de nutrientes que atraviesan la célula es inversamente proporcional al tamaño. Es decir, cuanto más nutrientes atraviesen, menos tamaño celular. Demostrémoslo ahora matemáticamente dicha relación:    

Área de la superficie = 4πr2 ; r=1 ;12,6. Volumen = 4/(3πr3) ; r=1 ; 4,2. A=S / V=3. B=S / V=1,5.

A partir de las fórmulas anteriores, afirmamos que:    

S/V es mayor en organismos pequeños. Mayor difusión de nutrientes. Metabolismo más activo. Mayor crecimiento.

Todo lo anterior viene relacionado en cascada, es decir, gracias a que S/V es mayor, hay una mayor difusión de nutrientes, por lo que el metabolismo es más activo y el crecimiento mayor.

Reproducción Solo hablaremos de un tipo de reproducción, el más común dentro de la Microbiología. Esto no quiere decir que no sea el único, sino que es el principal o la más básica. Estamos hablando de la división binaria o bipartición. Una bacteria nace, crece, se divide y finalmente muere. A la vez que todo esto ocurre, en su interior se forma el “septum”. El

septum se puede entender como la separación. Esta separación está constituida por todos los componentes de la bacteria (pues es necesario duplicarlo todo). El septum se forma hacia el interior hasta que finalmente se cierra y se separa, obteniéndose un duplicado de la bacteria. El material genético corresponde un 50% a la célula madre y otro 50% de la célula hija o nueva. Para más información en cuanto a esto, se puede buscar en la página web que aportó el primer día. La página es Norton, y da un vídeo explicativo con texto.

Composición molecular Materia

Porcentajes polímeros/Composición núm

H2O Ser vivo Materia seca C H O N P S ADN ARN Lípidos Pared celular Proteínas Polisacáridos Número moléculas de ADN Número moléculas de ARN Número moléculas de lípidos Número moléculas de paredes celulares Número moléculas de proteínas Número moléculas de polisacáridos

70%-80% C H O N P S K Na Mg Ca Zn 20% 50% +/-5% 10% 20% 10%-15% 2%-6% 1%-2% 3%-4% 10%-20% 10% 20% 50% 10%-15% 1 casi 2 (se replica constantemente) 260000 22000000 1 40000 4300

Para el examen: tabla del final del tema 2 (no de aquí atrás de composición molecular). Hemos de sabernos los nombres (lo que está en nombre) y leernos el resto (no entra).

Tema 3: “Organización General” Microbiología 17/09/2018

Esquema general del exterior celular El exterior celular presenta: glucocáliz (cápsula, limos, vainas, pedúnculos) y capas S (las denominadas “S layers”). 

Glucocáliz(x). Es un material viscoso secretado por microorganismos que se ubica en la superficie de estos. Sin embargo, no todas las bacterias poseen el glucocáliz. Está también involucrado en la síntesis, al provenir del metabolismo intermediario de la bacteria. El glucocáliz está compuesto por exopolímeros (polímeros del exterior) celulares, los cuales a su vez son: - Exopolipéptidos. Repeticiones (porque forman cadenas) de ácido glutámico.

- Exopolisacáridos. Subunidades de glucosa. Un ejemplo es la repetición de glucosaramnosa y ácido glucurónico. No hay un único tipo de glucocálix. Hay 4: cápsula (se le puede denominar también antígeno K, a raíz de que al ser lo más externo de las bacterias, es lo primero que reconoce el sistema inmunitario. Cabe destacar que la cápsula, a pesar de ser un antígeno, no es considerado como un cuerpo extraño por el sistema inmune humano), limos, vainas y pedúnculos. Veamos concretamente las diferencias entre las cápsulas y los limos: tras la centrifugación permanecen unidas a bacterias (cápsulas si, limos no) o si dan tinción negativa (es decir, no se tiñen) con tinta china (cápsulas si, limos no). En consecuencia, de estas pruebas, podemos afirmar que los limos poseen una menor consistencia (¿es así o al revés?). Estos son los criterios que se usan para diferenciarlas en un laboratorio. Pasemos hablar ahora concretamente de los limos. Un ejemplo de bacteria con glucocálix de limo es la Leoconostoc mesenteroides (una bacteria láctica heterofermentativa). Esta se encarga de transformar el azúcar en dextrosa mediante la enzima extracelular dextrano sacarasa. Esta enzima escinde la N-sacarosa en sus dos componentes principales. A partir de estos componentes, forman cadenas de glucosa (denominados dextranos) y fructosa (sin llegar a hacer cadenas de fructosa). Esta fructosa, al no formar cadenas, es utilizada como fuente de carbono y energía. Por otro lado, los dextranos son utilizados para formar parte de las cadenas de polímeros que constituyen los limos (en el caso de esta bacteria en concreto, los limos están formados por polímeros de dextrosa). Cabe destacar que el ATP al producirse en el interior celular, no puede viajar del interior al exterior. Por tanto, este proceso no puede requerir de ATP, pues la energía de ruptura de los enlaces de los disacáridos es suficiente. Este proceso recibe el nombre de transglucosidación. Pregunta de examen. Otro ejemplo es la Streptococcus salivarius. Esta, como la anterior, descompone la Nsacarosa en cadenas de fructosa y glucosa. Sin embargo, no forma cadenas de glucosa. Por tanto, la glucosa en vez de simplemente desecharla, la utiliza como fuente de carbono y energía. Por otro lado, los polímeros de fructosa en forma de cadena son transformados en levanos (debido a que la fructosa es levógira), utilizados para formar los limos. Es lo mismo que con la mesenteroides, pero invertido. Como curiosidad, las caries son productos de levanos que se fijan en la superficie dental por los levanos. Posteriormente hacen el proceso de fermentación. Ya hemos hablado de 2 tipos de glucocáliz, las cápsulas y los limos. Pasemos ahora a las vainas (cubiertas tubulares de exopolisacáridos) y los pedúnculos (exopolisacáridos). La vaina envuelve las bacterias en cadenas. Por otro lado, los pedúnculos, a diferencia de los limos, salen de la bacteria desde un mismo punto (y no desde varios lugares como los limos). Veamos las funciones (en conjunto de todo). Obviamente, son mecanismos de anclaje. Las bacterias de agua dulce se adhieren a las rocas, mientras que las bacterias que viven en el intestino se adhieren al epitelio. Además, estas características dificultan el reconocimiento de las bacterias por parte de los leucocitos, otorgan resistencia a la fagocitosis (una membrana externa, la cápsula, por ejemplo, ha de ser destruida antes que la propia bacteria) y favorecen la resistencia a la desecación (pues el glucocáliz es un material muy hidrofílico).

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Capas S. Las capas S o “S layers” son capas monomoleculares de proteínas o glicoproteínas con simetría, trimérica, tetragonal o hexagonal presentes tanto en el dominio Arquea como Bacteria. En el dominio Arquea casi todos poseen la capa S y están unidas a la membrana celular. Por otro lado, en el dominio Bacteria, la capa S está presente en aquellas bacterias Gram (+) y Gram (-), es decir, en casi todos los grupos filogenéticos podemos encontrar representantes. Las capas S de las bacterias Gram (+) están unidas a peptidoglucanos (tienen una única membrana, compuesta de peptidoglucanos), mientras que las capas S de las bacterias Gram (-) están unidas a la membrana externa (poseen una membrana externa y una segunda membrana citoplasmática). La función de las capas S es de barrera de permeabilidad entre el exterior y el interior celular, así como defensa ante patógenos.

Poseen una pared bacteriana compuesta de: membrana externa y peptidoglucanos (Gram negativo (-)), peptidoglucanos (Gram positivo (+)), ácidos micólicos y peptidoglicanos (son ácidos, alcoholes y resistentes). Primero que nada, una pared bacteriana es un compuesto de aquellas estructuras que van desde la membrana citoplasmática al exterior (es decir, hasta la capa S).

Empezaremos hablando del grupo de las bacterias Gram (-) en cua...