unidad 1. historia de la microbiología ultimo
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Luz Valencia Erazo M.Sc.Microbiología de los Alimentos I
Introducción a la Microbiología y significado de los
microorganismos en la naturaleza
Es la ciencia encargada del estudio y análisis delos microorganismos, seres vivos pequeños no visibles al ojohumano, también conocidos como microbios. Se dedica a estudiarlos organismos que son sólo visibles a través del microscopio:organismos procariotas y eucariotas simples.
MICROBIOLOGÍA
PARASITOLOGÍA
Es una rama de la biología que estudia el fenómeno del parasitismo. Por unlado, estudia a los organismos vivos parásitos, y la relación de ellos con sushospedadores y el medio ambiente. Convencionalmente, se ocupa solo de losparásitos eucariotas como son los protozoos, helmintos (trematodos,cestodos, nematodos) y artrópodos; el resto de los organismos parásitos(virus, procariotas y hongos) tradicionalmente se consideran una materiapropia de la microbiología. Por otro lado, estudia las parasitosis oenfermedades causadas en el hombre, animales y plantas por los organismosparásitos.
MICROBIOLOGÍA DE ALIMENTOS
La microbiología de alimentos es una rama de la microbiología que se encarga delanálisis de la composición microbiana de los alimentos, mediante técnicasestandarizadas que permiten la detección de diferentes agentes microbianos. Estadisciplina asume el análisis de aspectos positivos que tienen los microorganismossobre los alimentos, como la producción de alimentos gracias a microorganismos ytambién de aspectos negativos que tienen los microbios sobre los alimentos, comola descomposición de productos alimenticios y la causa de enfermedades hacía laspersonas que consumen alimentos contaminados con microorganismos.
Es un ser vivo, o un sistema biológico, que solo puede visualizarse con elmicroscopio. Son organismos dotados de individualidad que presentan, a diferencia delas plantas y los animales, una organización biológica elemental. En su mayoría sonunicelulares, aunque en algunos casos se trate de organismos cenóticos compuestospor células multinucleadas, o incluso multicelulares. El concepto de microorganismoes operativo y carece de cualquier implicación taxonómica o filogenética dado queengloba organismos unicelulares y pluricelulares no relacionados evolutivamenteentre sí, tanto procariotas (como las bacterias), como eucariotas (como los protozoos),una parte de las algas y los hongos, e incluso entidades biológicas acelulares detamaño ultramicroscópico, como los virus o los priones.
MICROORGANISMOS
Es la ciencia que trata de los seres vivos muy pequeños,concretamente de aquellos cuyo tamaño se encuentra por debajodel poder resolutivo del ojo humano. Dichos organismos puedenreproducirse, ingerir y metabolizar sustancias alimenticias, excretarproductos de desecho, reaccionar a cambios del ambiente y llevara cabo cambios genéticos. Los virus son sustancias acelulares,parásitos obligados compuestos de ácidos nucleicos y proteínas yestán en la frontera entre la materia viva e inerte.
HISTORIA
La Microbiología, considerada como unaciencia especializada, no aparece hasta finalesdel siglo XIX.
1 periodoespeculativo
2 periodoobservacional
3 periodoexperimental
4 periodoCiencia aplicada
Antigüedad 1600 mediados siglo XIX finales siglo XIX
• Primer periodo, eminentemente especulativo.
Segundo periodo, desde l675 hasta la
mitad del siglo XIX). Descubrimiento de
los microorganismos por Leeuwenhoek
(l675).
Miasmas Hipócrates Generación espontánea
Galileo Galilei . Primer microscopio
simple
• Tercer periodo, de cultivo de microorganismos, que llegahasta finales del siglo XIX, donde las figuras de Pasteur yKoch encabezan el logro de cristalizar a la Microbiologíacomo ciencia experimental bien asentada.
HISTORIA
• Cuarto periodo (desde principios del siglo XX hasta nuestrosdías), en el que los microorganismos se estudian en toda sucomplejidad fisiológica, bioquímica, genética, ecológica,etc., y que supone un extraordinario crecimiento de laMicrobiología, el surgimiento de disciplinas microbiológicasespecializadas (Virología, Inmunología, etc), y la estrechaimplicación de las ciencias microbiológicas en el marcogeneral de las Ciencias Biológicas.
Objetivos de la Microbiología
•Caracterizar las enfermedades infecciosas y susmecanismos de patogenicidad;
• Entender el fundamento del tratamiento terapéutico,de la higiene y tecnología de los alimentos, de lasaplicaciones industriales y ambientales de losmicoorganismos, etc.
Universidad de Navarra - Departamento de microbiología y parasitología (Julio 2005)
Objetivos de la Microbiología
• Conocer la estructura de los m.o.
• Conocer la biología de los microorganismos: su multiplicación; fisiología;mecanismos genéticos; taxonomía; sensibilidad a los agentes físico-químicos; poder patógeno
• Estudiar sus actividades en la naturaleza con objeto de aplicarlas para elbeneficio humano.
• Familiarizarse con los distintos instrumentos y técnicas que se utilizan parael conocimiento de esta ciencia: la importancia del trabajo en condicionesde esterilidad práctica; el manejo de los instrumentos y técnicas másutilizados en la práctica rutinaria en Microbiología; los métodos de cultivo,aislamiento, identificación y conservación de los microorganismos; lastécnicas aplicables al diagnóstico microbiológico.
Relación de la Microbiología con otras asignaturas de la carrera.
Tecnología de Alimentos
Tecnología de ingredientes
Biotecnología
Nutrición
Enfermedades de gran prevalencia
Farmacología
Dietoterapia
Visión general del mundo microbiano
Imagina un mundo sin bacterias…..
¿Qué diferencia habría con el mundo actual?
No todos smos son ógenos para el hombre.
Visión general del mundo microbiano
El ecosistema es el conjunto de especies de un área determinada que
interactúan entre ellas y con su ambiente abiótico; mediante procesos como
la depredación, el parasitismo, la competencia y la simbiosis, y con su
ambiente al desintegrarse y volver a ser parte del ciclo de energía y de
nutrientes.
Son pieza fundamental en el ecosistema terrestre!!!
Las especies del ecosistema, incluyendo bacterias, hongos, plantas
y animales dependen unas de otras
La gran mayoría de los estudios se centran en aquellos m.oque causan enfermedades.
Al convivir con el mundo microbiano, generamos una serie de
relaciones con ellos que rara vez terminan en enfermedad.
“Depende de un delicado equilibrio entre el huésped y los
microorganismos y por lo tanto, de las variaciones de las condiciones del
medio. Este equilibrio es lo que marca la profunda diferencia entre la
salud y la enfermedad, entre la vida y la muerte”.
Guerrero y Berlanga.
En múltiples ocasiones, esta relación es imperceptible.
Impacto de los microorganismos
en el hombre
NegativaInfección y
enfermedad
NeutraImperceptibles a
la salud
PositivaAprovechamiento
por procesos biotecnológicos
TAREA:REALIZAR UN ENSAYOARGUMENTATIVO SOBRE LOSBENEFICIOS DE LAS BACTERIAS ENEL CAMPO DE LA NUTRICIÓN.
EXTENSION Y FORMATO:1 HOJA/ARIAL 11/1 PUNTO DEINTERLINEADO
ENTREGA:SIDWEB HASTA 05/NOV/2015
Características fundamentales de los microorganismos:
Pertenecen al Reino Monera:
eubacterias y cianobacterias.
Tienen múltiples formas y tamaños.
Son microorganismos procariontes de
forma esférica (cocos), de bastón recto
(bacilos) o curvado (vibrios), o espirales
(espirilos).
son una de las formas de vida más
abundantes en la tierra. Tienen una
longitud entre 0,4 y 14 μm.
Las bacterias se reproducen mediante
la multiplicación del ADN, y división en
dos células independientes; en
circunstancias normales este proceso
dura entre 30 y 60 minutos.
Bacterias Generalidades
Bacterias-Morfología
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/micro/contenidos5.htm
Las bacterias (del griego bakterion = bastón) son organismos unicelulares que sereproducen por fisión binaria y su tamaño es del orden de los micrones.
Las Bacterias se encuentran prácticamente en todos lo ambientes de la Tierra.
La mayoría de ellas son capaces de una existencia independiente.
Los organismos de este grupo no poseen organelas rodeadas por membranas.
Procesos bioquímicos que en eucariotas ocurren normalmente en los cloroplastos o
mitocondrias, tienen lugar en la membrana citoplasmática.
El cromosoma bacteriano esta constituido por ADN circular que se ubica en la región
denominada nucleoide.
Distribuidos en el citoplasma bacteriano se encuentran pequeños lazos de ADNconocidos como plásmidos.
Su pequeño tamaño, velocidad de reproducción, y la "ocupación" de diversos
hábitats y modos de existencia hacen de Moneras el Reino más abundante y
diversificado sobre la Tierra.
Las bacterias tienen un papel funcional ecológico específico. Por
ejemplo, algunas realizan la degradación de la materia orgánica, otras
integran su metabolismo con el de los seres humanos.
Generalmente poseen una pared celular y ésta se
compone de peptidoglicano.
Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros
sistemas de desplazamiento y son móviles.
Cuando las condiciones del medio son desfavorables determinadas bacterias
forman endosporas como mecanismo de defensa. Esta estructura protege la
bacteria de manera muy eficiente.
Cuando las condiciones del medio mejoran, se desarrolla una nueva bacteria
que continúa el crecimiento y la multiplicación.
Nutrición y actividad metabólica: necesidades alimenticias, clasificación de las bacterias en base a los procesos de asimilación: autótrofos, heterótrofos.
Nutrición en bacterias
La nutrición es el proceso por el que los seres vivos tomandel medio donde habitan las sustancias químicas quenecesitan para crecer. Dichas sustancias se denominannutrientes, y se requieren para dos objetivos:
fines energéticos (reacciones de mantenimiento);
fines biosintéticos (reacciones plásticas o anabolismo).
La nutrición presenta un aspecto de aprovisionamiento de energía y
otro de suministro de materiales para la síntesis celular.
Nutrición en bacterias
Los requerimientos nutricionales de cada grupo microbianoestán dados por:
de las células que los constituyen
las que determinan suspropiedades fisiológicas
que se encuentran en el ambiente en que se desarrollan.
Nu
trie
nte
s p
ara
c
rec
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nto
ba
cte
ria
no Universales
Agua
CO2
Fosfatos
Sales Minerales
Particulares
Nitrógeno
AzufreFactores de crecimiento
Factor o vitamina Funciones principales
p-aminobenzoico (PABA) Precursor del ácido fólico
Acido fólico Metabolismo de compuestos C1, transferencia de
grupos metilo.
Biotina Biosíntesis de ácidos grasos; fijación de CO2
Cobalamina (vitamina B12) Reducción y transferencia de compuestos C1;
síntesis de desoxirribosa
Niacina (ácido nicotínico) Precursor del NAD; transferencia de electrones en
reacciones redox
Riboflavina Precursor de FAD y FMN
Ácido pantoténico Precursor de la CoA
Tiamina (vitamina B1) Descarboxilaciones; transcetolasas.
Complejo B6 (piridoxal, piridoxamina) Transformaciones de aminoácidos y cetoácidos
Grupo Vitamina K, quinonas Transportadores de electrones (ubiquinonas,
menaquinonas, etc.)
Se trata de elementos que pueden ser cubiertos de modo
muy distinto, dependiendo del tipo de bacteria que
consideremos, pueden ser captados por las bacterias de
modos muy distintos, dependiendo de sus capacidades
biosintéticas.
Los factores de crecimiento son
moléculas orgánicas específicas
que, en muy pequeña cantidad,
algunas bacterias necesitan para
crecer.
No tienen función plástica ni
energética.
Desde el punto de vista de fuente de carbono utilizada(o sea,para sus necesidades plásticas o de crecimiento), las bacteriasse pueden dividir en:
• Autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir desustancias inorgánicas sencillas. Ahora bien, habitualmente elconcepto de autotrofía se limita a la capacidad de utilizaruna fuente inorgánica de carbono, a saber, el CO2.
• Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otroselementos distintos del C pueden ser captados en formainorgánica).
Tipos de nutrición
• Fotógrafos, estos utilizan la energíaelectromagnética (luz) para su desarrollo.
• Quimiótrofos, que obtienen su energía a partir dela oxidación de compuestos químicos, y que a suvez se subdividen en:
: son aquellas que sólo requieren sustanciasinorgánicas sencillas (SH2 S0, NH3, NO2-, Fe, etc.).
: requieren compuestos orgánicos (hidratosde carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas,alcoholes).
Con relación a la fuente de energía losmicroorganismos se clasifican en dos grupos:
Medios de Cultivo
Medios de CultivoUn medio de cultivo es una solución acuosa (bien como tal, o bienincorporada a un coloide en estado de gel) en la que estánpresentes todas las sustancias necesarias para el crecimiento deun(os) determinado(s) microorganismo(s). Los medios de cultivo sepueden clasificar, en primera instancia, en tres grandes tipos:
Medios complejos o indefinidos
Medios sintéticos o definidos
Medios semisintéticos
medios líquidos.
medios sólidos (agar).
Medios de Cultivo
Medios no específicos
Medios selectivos son aquellos que permiten seleccionar un tipo (ounos pocos tipos) de microorganismos. En el laboratorio se empleanmucho medios selectivos sólidos que incorporan ciertas sustanciasque inhiben el crecimiento de ciertas bacterias, pero permiten elcrecimiento de otras.
Medios diferenciales son aquellos que permiten distinguir a simplevista dos o más tipos de bacterias en función de su distintocomportamiento respecto de algún nutriente del medio. Esecomportamiento diferencial se traduce normalmente en un viraje decolor de una sustancia indicadora presente en el medio.
• Según sus cualidades físicas, se distinguen:
líquidos
semisólidos
sólidos
• Según su origen:
naturales: son los preparados a partir de sustancias naturales de origen animal o vegetal como ser extractosde tejidos o infusiones y cuya composición química no se conoce exactamente.
sintéticos: son los medios que contienen una composición química definida cualitativamente ycuantitativamente. Se utilizan para obtener resultados reproducibles.
semisintéticos: son los sintéticos a los que se les añaden factores de crecimiento bajo una forma de unextracto orgánico complejo, como por ejemplo extracto de levadura.
• Según su formulación:
químicamente definidos: se conoce la cantidad exacta de cada uno de los compuestos que hay en elmedio.
complejos: se realizan a partir de extractos naturales (extracto de levadura, sangre, etc.); no se conoceexactamente cuál es la composición del medio; sin embargo, presenta la ventaja de que ya estánpresentes todos o casi todos los elementos que una célula puede requerir.
Medios de Cultivo
Además de los nutrientes, el cultivo microbiano debe considerar….
El oxígeno, como constituyente universal de las células, es un nutrimentoproporcionado en cantidades abundantes por el agua; sin embargo, la mayoría delos microorganismos requieren además oxígeno molecular.
Respecto a la necesidad o tolerancia de esta molécula, se tiene que losmicroorganismos se clasifican en cinco grupos:
• Aerobios estrictos, aquéllos que crecen de manera obligada en condicionesóxicas o aerobias con presencia de tensiones normales de oxigeno.
• Microaerofílicos, los que crecen en tensiones de O2 menores a las del aire ocondiciones microóxicas.
• Facultativos, emplean alternativamente oxígeno molecular u otros compuestosinorgánicos u orgánicos como aceptores finales de electrones por lo que crecen deacuerdo a las condiciones que prevalecen en su hábitat, aerobias o anaerobias.
A lo largo de los años se han dado muchasformas de clasificación taxonómica de lasbacterias, especialmente hace 2 décadas.Gran parte de la nueva taxonomía ha sidocreada como resultado del empleo detécnicas de genética molecular.
Taxonomia, Clasificación e identificación de los microorganismos.
¿Qué es taxonomía? Ciencia que trata de los principios, métodos y fines de laclasificación, generalmente científica; se aplica, enespecial, dentro de la biología para la ordenaciónjerarquizada y sistemática de los grupos de organismos.
Principles of Systematic Zoology 1969
Homología de ADN y contenido en % de mol G+C en ADN.
23S , 16S y 5S rRNA secuencia similitudes
Catalogación de oligonucleótidos
Análisis taxonómico numérico del total de proteínas solubles o de la morfológica y las características bioquímicas de una batería.
Análisis de la pared celular
Perfiles serológicos
perfiles de ácidos grasos celular
Métodos de genética molecular y métodos
tradicionales usados para la clasificación e identificación de microorganismos.
rRNA AnalysesLa subunidad 16S esta altamente
conservada y es considerada un
excelente cronometro de bacterias.
Mediante el uso de la transcriptasa
inversa, la subunidad 16S rRNA es secuenciada.
Se sintetiza una hilera de ADN
en presencia de
dideoxinucleótidos
Se producen fracciones de ADN de diversos tamaños
Se deduce la secuencia de la
subunidad 16S rRNA Sanger method.
Permite una determinación precisa de
relaciones filogenéticas.
Los catálogos de nucleótidos de rRNA
16S ha sido listado para un amplio
rango de m.o.
Análisis of DNAEl mol % G + C del ADN bacteriano ha sido empleado en taxonomíabacteriana durante varias décadas , y su uso en combinación con16S y 5 S rRNA hace que sea aún más significativo. Mediante elanálisis de 16S rRNA, la grampositivos eubacterias se dividen en dosgrupos al nivel filo : un grupo con moles % G + C > 55, y la otra < 50.
Se ha demostrado que la referencia ideal de
taxonomía bacteriana sería el de secuenciar el
ADN completo de un organismo.
Es generalmente aceptado que las
especies bacterianas pueden ser
definidas en términos filogenéticos
mediante el uso de resultados de la
hibridación del ADN, donde el 70 % o
más de parentesco a 5ºC define una
especie.
20 % de similitud de secuencia se considera que es
el nivel mínimo de Homología de ADN-ADN.
Clasificación e identificación de los microorganismos.
La diversidad de los seres vivos es tan grande que es preciso clasificarlos en varias categorías, según diferentes caracteres.
Los nombres científicos, describen las características del organismo, honran al
descubridor o se identifican con el hábitat.
Los nombres científicos pueden ser abreviados empleando la primera letra del
género pero no la especie.
Herman Paff
Phaffia rhodozyma
P. rhodozyma
Para la palabra especies
se emplean las
abreviatura sp. (singular)
se refiere a una especie
en particular y que
probablemente aún no
se encuentre
identificada, mientras
que la abreviatura spp.
(plural) se emplea para
describir a algunas o a
todas las especies de un
mismo género.
especie
variedades
familia
reino
raza
División o
phylumtipo
rama
grupo
De la categoría mas compleja a la mas simple, tenemos:
Dominio, reino, tipo, phylum o división, rama,
clase, grupo, familia, raza, genero, especie,
variedades e individuo.
No siempre es necesario utilizar todas estas categorias para clasificar un m.o.
Ej:
Individuo
genero especie
dominio
tipo
clase
grupo
Clasificación e identificación de los microorganismos.
Nomenclatura microbiana.¿Cuál es el taxón mas de mayor
importancia?Robert H.
Whittaker
(1924-1980) en
1969 propuso el
sistema de
cinco reinos
aceptado hasta
la actualidad.
rol y significación de los m.o en los alimentos
Fuentes alimentarias para el ser humano
Origen vegetal y
animal
Principios biológicos de la biota
Deterioro o
infecciónNo es su rol primario en la naturaleza.
REALMENTE, EL ROL PRINCIPAL DE LOS M.O EN LA NATURALEZA ES LA PERPETUACION PROPIA.
• Durante este proceso los m.o
heterótrofos llevan a cabo la
siguiente reacción general.
Ciclo del N2 y otros elementos
Si se tiene en cuenta los tipos de microorganismos asociados a los
alimentos vegetales y animales en su estados naturales , se pueden
predecir los tipos de microorganismos que pueden esperarse en un
producto alimenticio en particular.
Bacterias
Mohos
Levaduras
Seguridad
alimentaria:
# de m.o presentes
en los alimentos.
# de m.o
presentes/g o ml y
el tipo de m.o
representados en
este conteo.
Importante conocer: La composición microbiana de alimentos en estado
natural / y que tipo de m.o presentes no son normales en los alimentos.
Algunos son deseables en ciertos
alimentos; otros traen el deterioro
o causan gastroenteritis.
Géneros comúnmente
encontrados en
alimentos.
Fue
ntes
prim
aria
s de
m.o
enc
ontr
ados
en
alim
ento
s
Fu
en
tes
Agua y suelos
Plantas y productos
Utensilios
Tracto gastrointestinal
Manipuladores de alimentos
Piensos
Pieles de animales
Aire y el polvo
Significado de los
microorganismos en la naturaleza:
Cielo del nitrógeno,
Carbono, Azufre.
CICLO DEL NITROGENO https://www.youtube.com/watch?v=8qZDvCWuxj4
CICLO DEL CARNONO https://www.youtube.com/watch?v=u6dhBw_f7Oc
CICLO DEL AZUFRE https://www.youtube.com/watch?v=b6eGOhN97Wo
Actividad en Clase Grupal
6 grupos de 10estudiantes.Extraiga las ideasprincipales de los 3videos observados.Argumente laimportancia de laactividad bacterianaen el balance demateria (20 líneas).