Contenido
Sobrelosautores xi
Prefacio xii
Parte I
2
3
Introducción a la microbiología
Historiay ámbito de la microbiología
1.1 Los miembrosdel mundo contemporáneo1.2 El descubrimientode los microorganismos1.3 El conflictoacerca de la generación espontánea1.4 La edad de oro de la microbiología
111Técnicasy aplicaciones 1.1:el método científico111Enfermedades 1.2:los postulados moleculares
de Koch
El desarrollo de la microbiología industrial yla ecología microbiana
Ámbito y relevancia de la microbiología
El futuro de la microbiología
1.5
1.61.7
Estudiode la estructura microbiana:microscopíay preparación de muestras2.1 Lentesy desviación de la luz2.2 El microscopioóptico2.3 Preparacióny tinción de muestras2.4 Microscopíaelectrónica2.5 Nuevastécnicas en microscopía
Estructura y función de la célula procariota
3.1 Descripción general de la estructura de la célulaprocariota
Membranas celulares procariotas111Ecologíay diversidad microbiana 3.1:
microbios gigantesLa matriz citoplasmática111Ecologíay diversidad microbiana 3.2:
Imanes vivos
El nucleoidePlásmidos
La pared celular bacterianaParedes celulares de arqueasSecreción de proteínas en procariotasComponentes externos a la pared celularQuimiotaxis
La endospora bacteriana
3.2
3.3
3.43.53.63.73.83.93.103.11
Estructuray función de la célula eucariota4.1 Descripcióngeneral de la estructura de la
célula eucariota 79La membranaplasmáticay la estructura de la membrana 81Matriz citoplasmática, microfilamentos, filamentos
intermedios y microtúbulos 83111Enfermedad 4.1: desplazándose 84
Orgánulos de las vías biosintética-secretora y endocítica 84Ribosomas eucariotas 88
4
4.24.3
4.44.5
4.64.7
Mitocondrias
Cloroplastos111Ecologíay diversidadmicrobiana4.2:el origende
lacélulaeucariota
El núcleo y la división celularCubiertas celulares externas
Cilios y flagelosComparación de las células procariotas y eucariotas
8890
9191949596
1
1368
10
4.84.94.104.11
Parte 11 Nutrición, crecimiento ycontrol microbianos
11
121314
17
1718252831
396 El crecimiento microbiano
6.1 El ciclo celular procariota6.2 La curva de crecimiento6.3 Medida del crecimiento microbiano
6.4 Cultivo continuo de microorganismos6.5 Influencia de los factores ambientales
en el crecimiento111Ecología y diversidad microbiana 6.1:
la vid~ por encima de 100 O( 138El crecimiento microbiano en los ambientes naturales 142
3942
119
11912312813143
48
13251
5253556263657173
6.6
7 Control de microorganismos medianteagentes físicos y químicos7.1 Definiciones de los términos más frecuentes
111Técnicasy aplicaciones7.1:laseguridadenlos laboratoriosde microbiología
Cinética de la muerte microbianaCondiciones que afectan a la eficacia de los
agentes antimicrobianosUso de métodos físicos en el control microbianoUso de agentes químicos en el control microbiano111Técnicas y aplicaciones 7.2: precauciones generales
en los laboratorios de microbiología
Evaluación de la eficacia de agentesantimicrobianos 164
149149
150151
797.27.3
7.47.5
152153158
1607.6
v
5 Nutrición microbiana 1015.1 Necesidades nutricionales básicas 1015.2 Necesidades de carbono, hidrógeno,
oxígeno y electrones 1025.3 Tipos nutricionales de microorganismos 1025.4 Necesidades de nitrógeno, fósforo y azufre 1045.5 Factores de crecimiento 1055.6 Captación celular de nutritientes 1055.7 Medios de cultivo 110
111Acontecimientos históricos 5.1:el descubrimiento
del agar como agente solidificante y el aislamientode cultivos puros 112
5.8 Aislamiento de cultivos puros 113111Técnicas y aplicaciones 5.2:enriquecimiento
y aislamiento de cultivos puros 116
vi Contenido
8
Parte 111 Metabolismo microbiano
Metabolismo: energía, enzimas y regulación
8.1 Descripción general del metabolismo8.2 Energía y trabajo8.3 Las leyes de la termodinámica8.4 La energía libre en las reacciones químicas8.5 La función del ATP en el metabolismo8.6 Las reacciones de oxidorreducción y el
transporte de electronesLas enzimasNaturaleza e importancia de la regulación
metabólica8.9 Canalización metabólica8.10 Control de la actividad enzimática
Metabolismo: liberación y conservaciónde energía
9.1 Procesos generadores de energía en losquimioorganótrofos
Respiración aerobiaDegradación de glucosa a piruvatoEl ciclo de los ácidos tricarboxílicosTransporte de electrones y fosforilación oxidativaRespiración anaerobiaFermentaciones111Acontecimientos históricos 9.1:
la microbiología y la Primera Guerra MundialCatabolismo de carbohidratos y de polímeros
intracelulares de reservaCatabolismo de lípidosCatabolismo de proteínas y aminoácidosQuimiolitotrofiaFototrofia111Ecología y diversidad microbiana 9.2:
el drenaje ácido de minas
8.78.8
9
10
9.29.39.49.59.69.7
9.8
9.99.109.119.12
Metabolismo: uso de energía en la biosíntesis
10.1 Principios generales de la biosíntesis10.2 Los metabo1itosprecursores10.3 Fijación de COl en autótrofos10.4 Síntesis de azúcares y polisacáridos10.5 Síntesis de aminoácidos10.6 Síntesis de purinas, pirimidinas, y nucleótidos10.7 Síntesis de lípidos
Parte IV Biología molecular y genéticamicrobianas
11 Genética microbiana: estructura génica,replicación y expresión
111 Acontecimientos históricos 11.1:
el descubrimiento de la estructura del DNA
El DNA como material genéricoEl flujo de la información genéricaEstructura de los ácidos nucleicos
Replicación del DNAEstructura génicaTranscripción111Curiosidades 11.2:
RNAcatalítico (ribozimas)
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
167
167169169170171
172174
180180181
191
191193194198200205207
210
210211212212214
215
225
226227228230235241242
247
248249251252253264268
268
11.711.8
El código genéricoTraducción
12 Genética mcirobiana: regulaciónde la expresión génica12.1 Nivelesde regulaciónde la expresióngénica12.2 Regulaciónde la iniciaciónde latranscripción
11 Acontecimientos históricos 12.1:
el descubrimiento de la regulación génica
Regulación de la e1ongación de la transcripciónRegulación a nivel de la traducciónSistemas de regulación global
Regulación de la expresión génica enEucarya y Archaea
12.312.412.512.6
13 Genética microbiana: mecanismos
de variación genética13.1 Las mutaciones y sus bases químicas13.2 Detección y aislamiento de mutantes13.3 Reparación del DNA13.4 Generación de variabilidad genérica13.5 Elementos transponibles13.6 Plásmidos bacterianos13.7 Conjugaciónbacteriana13.8 Transformación del DNA13.9 Transducción13.10 Elaboración de mapas del genoma13.11 Recombinación y elaboración de mapas
genómicos en virus
Parte V Tecnología del DNAy genómica
14 Tecnología del DNA recombinante
14.1 Una perspectiva histórica14.2 DNA síntetico
14.3 Reacción en cadena de la polimerasa14.4 Electroforesis en gel14.5 Los vectores de clonación y la producción de DNA
recombinanteConstrucción de genotecasInserción de DNA recombinante en células huéspedExpresión de genes ajenos en células huésped111 Técnicas y aplicaciones 14.1: visualización
de proteínas con fluorescencia verde
14.9 Aplicaciones de la ingeniería genérica111 Técnicas y aplicaciones 14.2: los tumores
vegetales y la ingeniería genética en la naturaleza
14.10 Impacto social de la tecnología del DNArecombinante
14.614.7
14.8
15 Genómica microbiana
15.1 Introducción15.2 Determinación de secuencias de DNA15.3 Secuenciación a1eatoriade genomas completos15.4 Bioinformática15.5 Genómica funcional15.6 Genómica comparada15.7 Proteómica15.8 Ideas surgidas del análisis de genomas
microbianos15.9 Genómica ambiental
275276
291
292293
294302305307
313
317
317324326329332334337342345349
350
357
357361362366
366370371371
374375
378
380
383
383384384388388391393
395402
ParteVI Losvirus
16 Virus:introducción y características generales16.1 Desarrollo inicial de la virología
. Acontecimientos históricos 16.1:enfermedades ycolonización inicialde América
Propiedades generales de los virusEstructura de los virus
Reproducción víricaCultivo de virus
Purificación y ensayos víricosPrincipios de taxonomía de virus. Curiosidades 16.2:el origen de los virus
16.216.316.416.516.616.7
17 Virus: virus de Bacteria y Archaea
17.1 Clasificación de virus de bacterias y de arqueas17.2 Fagosde DNA de cadena doble virulentos
. Ecologíay diversidad microbiana 17.1:crecimiento independiente del huésped en unvirusde arqueas
Fagos de DNA de cadena simple
Fagos de RNABacteriofagos atemperados y lisogeniaGenomas de bacteriófagos
17.317.417.517.6
18 Virus:virus de eucariotas y otros agentesinfecciososacelulares18.1 Taxonomíade los virus de eucariotas18.2 Reproducciónde los virus de vertebrados
. Ecologíaydiversidadmicrobiana18.1:SARS: la evolución de un virus
. Técnicasyaplicaciones18.2:construyendo un virus
18.3 Infeccionescitocidasy dañocelular18.4 Infeccionesvíricaspersistentes,latentesy lentas18.5 Virusy cáncer18.6 Virusde plantas18.7 Virusde hongos y de protistas18.8 Virusde insectos
18.9 Viroidesy virusoides18.10 Priones
ParteVII Ladiversidaddel mundomicrobiano
19 Evoluciónmicrobiana, taxonomía y diversidad19.1 Evolución microbiana19.2 Introducción a la clasificación y taxonomía
microbiana19.3 Rangos taxonómicos19.4 Técnicasparadeterminarla taxonomía
y filogenia microbianaEvaluando la filogenia microbianaLos principales divisiones de los seres vivosEl manual Bergey de sistemática bacteriana. Ecologíay diversidad microbiana 19.1:
listas de nomenclatura "oficial":una carta
de Bergey
19.8 Estudio de la filogenia y diversidad
en procariotas
19.519.619.7
407
407
408409409417417419423423
427
428428
429436437438444
447447448
451
458459461461463466466467468
471471
477480
481488489493
494
494
Contenido
20 Archaea
20.1 Introducción a Archaea
20.2 Phylum Crenarchaeota20.3 Phylum Euryarchaeota
. Ecología y diversidad microbiana 20.1:
filogenia de arqueas: ¿existe algún otro phylum
además de Crenarchaeota y Euryarchaeota?. Ecologíay diversidadmicrobiana20.2:
arqueas metanotróficas
21 Bacteria: deinococos y gramnegativasno proteobacterias21.1 Aquificaey Thermotogae21.2 Deinococcus-Thermus21.3 Bacterias fotosintéticas
. Ecologíay diversidad microbiana 21.1:
el mecanismo de la motilidad por deslizamientoPhylum PlanctomycetesPhylum ChlamydiaePhylum SpirochaetesPhylum Bacteroidetes
21.421.521.621.7
22 Bacteria: las Proteobacterias
22.1 Clase Alphaproteobacteria22.2 Clase Betaproteobacteria
22.3 Clase Gammaproteobacteria. Ecologíay diversidad microbiana 22.1:
bioluminiscenciabacteriana
22.4 Clase Deltaproteobacteria
22.5 Clase Epsilonproteobacteria
23 Bacteria: grampositivas con bajo contenidode G + e23.1 Introduccióngeneral23.2 Clase Mollicutes (los micoplasmas)23.3 Estructura del peptidoglicano y de las endosporas
. Curiosidades 23.1: esporas en el espacio
23.4 Clase Clostridia23.5 Clase Bacilli
24 Bacteria: grampositivas con altocontenido de G + e24.1 Propiedades generales de los actinomicetos24.2 Suborden ACtinomycineae24.3 Suborden Micrococcineae
24.4 Suborden Corynebacterineae24.5 Suborden Micromonosporineae24.6 Suborden Propionibacterineae24.7 Suborden Streptomycineae24.8 Suborden Streptosporangineae24.9 Suborden Frankineae
24.10 Orden Bifidobacteriales
25 Protistas
25.1 Distribución25.2 Nutrición
25.3 Morfología25.4 Enquistamiento y exquistamiento25.5 Reproducción25.6 Clasificación de los protistas
vii
503
503507508
511
513
519
519520520
527530531532534
539
540546551
559562567
571
571571572576576578
589589593593595597598598601601602
605
606606607608608609
viii Contenido
. Enfermedad25.1: proliferación de algas tóxicas (HAB)
. Técnicasy aplicaciones 25.2: importancia prácticade las diatomeas /
26 Hongos (Eumycota)26.1 Distribución26.2 Importancia26.3 Estructura
26.4 Nutrición y metabolismo26.5 Reproduccion26.6 Características de las divisiones de los hongos
Parte VIII Ecología y simbiosis
27 Introducción a la ecología microbiana y ciclosbiogeoquímicos
27.1 Fundamentosde la diversidadmicrobiana y ecología. Ecologíay diversidadmicrobiana27.1: la ecología
microbianafrente a la microbiología ambiental
Ciclos biogeoquímicosEl ambiente físicoEcología microbiana y sus métodos: una
descripción general. Técnicasy aplicaciones 27.2: microorganismos
termófilos y biotecnología moderna
27.227.327.4
28 Microorganismos de ambientes marinosy de agua dulce28.1 Ambientes marinos y de agua dulce
. Enfermedad28.1: nuevos agentes en la
medicina-El marcomo lanuevafrontera
Adaptaciones microbianas a los ambientesmarinos y de agua dulce
Microorganismos de ambientes marinosMicroorganismos de ambientes de agua dulce
28.2
28.328.4
29 Microorganismos de ambientes terrestres 68729.1 Los suelos como ambiente para los microorganismos 68729.2 Suelos, plantas y nutrientes 689
. Curiosidades29.1:unexperimientodel nitrógeno
no intencionado a escala global
Microorganismos del sueloMicroorganismos y la formación de diferentes
suelos
Asociaciones de los microorganismos con plantasvasculares
. Ecologíay diversidad microbiana 29.2: micorrizas y la
evoluciónde lasplantasvascularesMicroorganismos del suelo y la atmósfera. Ecologíay diversidad microbiana 29.3: suelos, termita s,
microorganismos intestinales y metano atmosférico. Técnicasy aplicaciones29.4: manteniendo en el
interior el aire fresco con microorganismos del sueloLa biosfera del subsuelo
Microorganismos del suelo y salud humana
29.329.4
29.5
29.6
29.729.8
30 Interacciones microbianas30.1 Interaccionesmicrobianas
. Ecologíay diversidad microbiana 30.1: Wolbachiapipientis:¿elmicroorganismo más infeccioso delmundo?
. Ecología y diversidad microbiana 30.2:
coevolución de los animales y sus comunidadesmicrobianas del intestino
...
621
624
629630630631632632635
643
643
644644653
659
660
667
667
668
671673682
691
692
693
696
697708
709
710711713
717717
720
725
30.230.3
Interaccionesentre seres humanosy microorganismosMicrobiota normal del cuerpo humano. Técnicasy aplicaciones 30.3: prebióticos para
humanos y animales
734735
739
Parte IX Resistencia inespecífica (innata)y respuesta inmunitaria
31 Resistencia inespecífica (innata) del huésped31.1 Visión general de la resistencia del huésped31.2 Células, tejidosy órganosdel sistemainmunitario31.3 Fagocitosis31.4 Inflamación31.5 Barreras físicas en la resistencia inespecífica
(innata)Mediadores químicos en la resistencia
inespecífica (innata) 762
743743744752756
75831.6
32 Inmunidad específica (adaptiva)32.1 Visióngeneral de la inmunidad específica
(adaptiva)AntígenosTipos de inmunidad específica (adaptiva)Reconocimiento de lo extraño. Técnicasy aplicaciones 32.1: selección del
donante en los trasplantes de órganos de tejidos
Biología de las células TBiología de las células BAnticuerposAcciones de los anticuerpos. Ténicasy aplicaciones 32.2: tecnología de los
anticuerposmonoclonales
Resumen: el papel de los anticuerpos y de loslinfocitos en la defensa inmunitaria
32.10 Tolerancia inmunitaria adquirida32.11 Trastornos inmunitarios
802802803
773
32.232.332.4
774774776778
32.532.632.732.8
779781786789799
80032.9
Parte X Enfermedades microbianasy sucontrol
33 Patogenicidad de los microorganismos 81533.1 Relaciones huésped-parásito 81533.2 Patogenia de las enfermedades víricas 81833.3 Visión general de la patogenia bacteriana 82033.4 Toxigenicidad 824
. Técnicas y aplicaciones 33.1: detección yeliminación de endotoxinas 830
33.5 Defensas del huésped frente a la invasiónmicrobiana 830
33.6 Mecanismos microbianos para escapar de las
defensas huésped 832
34 Quimioterapia antimicrobiana 83534.1 El desarrollo de la quimioterapia 835
. Técnicay aplicaciones34.1:el uso de los antibióticos
en la investigación microbiológica 83734.2 Características generales de los fármacos
antimicrobianos 83734.3 Determinación de los niveles de actividad
antimicrobiana 84034.4 Fármacos antibacterianos 841
Contenido ix
34.5 Factores que influyen en la eficacia de los fármaco s 37.6 Enfermedades priónicas 944antimicrobianos 849
34.6 Resistencia a fármaco s 849 38 Enfermedades humanas causadas por bacterias 94711 Enfermedad 34.2: uso inapropiado de los 38.1 Enfermedades transmitidas por el aire 948
antibióticos y resistencia a fármacos 850 38.2 Enfermedades transmitidas por artrópodos 96034.7 Fármacos antifúngicos 854 11 Acontecimientos históricos 38.1: los riesgos de la34.8 Fármacos antivíricos 855 investigación microbiológica 96034.9 Fármacos antiprotozoarios 856 38.3 Enfermedades por contacto directo 964
11 Enfermedad 38.2: biofilms 96935 Microbiología e inmunología clínicas 859 11 Enfermedad 38.3:estafilococos resistentes a
35.1 Muestras 859 antibióticos 972
11 Técnicasy aplicaciones 35.1: prácticas 11 Enfermedades 38.4: historia breve de la sífilis 974
microbiológicas estándares 861 38.4 Enfemedades transmitidas por alimentos y35.2 Identificación de microorganismos en las muestras 864 por el agua 979
11 Curiosidades 35.2: biosensores: 11 Técnicas y aplicaciones 38.5:toxinas de clostridiumel futuro es ahora 871 como agentes terapéuticos: los beneficios de
35.3 Inmunología clínica 875 las proteínas más tóxicas de la naturaleza 983
11 Técnicasy aplicaciones 35.3: historia 38.5 Sepsis y choque séptico 987
e importancia del serotipado 876 38.6 Enfermedades zoonóticas 98735.4 Problemas de susceptibilidad 882 38.7 Infecciones dentales 99135.5 Los ordenadores en la microbiología clínica 882
39 Enfermedades humanas causadas por36 Epidemiología de las enfermedades infecciosas 885 hongos y protistas 997
36.1 Terminologla epidemiológica 886 39.1 Hongos y protistas patógenos 99711 Acontecimientos históricos 36.1:John Snow 39.2 Enfermedades transmitidas por el aire 999-El primer epidemiólogo 886 39.3 Enfermedades transmitidas por artrópodos 1001
36.2 Determinación de la frecuencia: las herramientas del 11 Enfermedad 39.1: historia breve de la malaria 1002
epidemiólogo 887 39.4 Enfermedades por contacto directo 100836.3 Identificación de una enfermedad infecciosa en una 39.5 Enfermedades transmitidas por los alimentos
población 888 y por el agua 101211 Acontecimientos históricos 36.2: "Maríala Tifoidea" 889 39.6 Enfermedades oportunistas 1016
36.4 Identificación de una epidemia 889 11 Enfermedad 39.2: la emergencia de la candidiasis 101836.5 El ciclo de la enfermedad infecciosa: historia de una
enfermedad 891 Parte XI Microbiología de los alimentos11 Acontecimientos históricos 36.3:los primeros e industrial
indiciosde la transmisión persona-persona de unaenfermedad infecciosa 896 40 Microbiología d(i! los alimentos 1023
36.6 Virulencia y modo de transmisión 897 40.1 Crecimiento de los microorganismos en los36.7 Enfermedades infecciosas y patógeno s emergentes y alimentos 1024reemergentes 897
40.2 Crecimiento microbiano y descomposición de los36.8 Control de las epidemias 90011 Acontecimientos históricos 36.4:las primeras
alimentos 1026
Inmunlzaciones 902 40.3 Control de la descomposición de los alimentos 1028
36.9 Preparación frente al bioterrorismo 905 111Acontecimientos históricos 40.1: un ejército
111Acontecimientos históricos 36.5: 1346 viaja a su estómago 1030
-El primer ataque documentado de40.4 Enfermedades transmitidas por los alimentos 1032
guerra biológica 905 11 Acontecimientos históricos 40.2: fiebre tifoidea
36.10 Viajes globalizados y consideraciones sanitarias 907 y productos enlatados 1033
36.11 Infecciones nosocomiales 90840.5 Detección de los patógeno s transmitidos
por los alimentos 103537 Enfermedades humanas causadas por virus 40.6 Microbiología de los alimentos fermentados 1036
y priones 913 11 Técnicas y aplicaciones 40.3: chocolate:
37.1 Enfermedades transmitidas por el aireel lado dulce de la fermentación 1037
914 11 Técnicas y aplicaciones 40.4: cultivos iniciadores, infecciones11 Enfermedad 37.1:los síndromes de Reyey I
con bacteriófagos y plásmidos 1039de Guillain-Barré 918 40.7 Microorganismos como alimentos y suplementos37.2 Enfermedades transmitidas por artrópodos 922 alimentarios 1046
11 Enfermedad 37.2: fiebres hemorrágicas víricas:una lección de historia microbiana 923
Microbiología aplicada e industrial 104937.3 Enfermedades por contacto directo 92541
37.4 Enfermedades transmitidas por los alimentos 41.1 Purificación de aguas y análisis sanitarios 1050y por el agua 939 11 Técnicas y aplicaciones 41.1:
11 Acontecimientos históricos 37.3: historia breve enfermedades transmitidas por el agua, suministrosde la polio 941 de agua y filtración lenta de arena 1051
37.5 Enfermedades zoonóticas 941 41.2 Tratamiento de aguas residuales 1054
x Contenido
41.3 Microorganismos utilizados en la microbiologíaindustrial
. Técnicas y aplicaCiones 41.2: el potencial de lasarqueas termófilos en la biotecnología
Crecimiento de microorganismos en ambientescontrolados
Principales productos de la microbiologíaindustrial
Biodegradación y biorren{ediación por lascomunidades naturales
. Ecologíay diversidad microbiana 41.3:metanógenos -una nueva función para ungrupo microbiano único
Bioaumentación
. Ecologíay diversidad microbiana 41.4: unhongo con un apetito voraz
Microorganismos con productos. Técnicas y aplicaciones 41.5: unión
estreptavidina-biotina y biotecnologíaImpactos de1a biotecnología microbiana
41.4
41.5
41.6
41.7
41.8
41.9
1060
1061
1064
1070
1075
1078
1080
10811082
1084
1086
Apéndice I
Apéndice 11
Glosario
Créditos
índice
Revisión de la química delas moléculas biológicas A-1
Vías metabólicas comunes A-13
G-1
(-1
1-1