Principios básicos de la microbiologia

El mundo de los microbios o microorganismos 

para dar un pequeño ejemplo, un puñado de tierra contiene tantos microorganismos como seres humanos el planeta entero. Esto representó un gran obstáculo para su estudio, ya que existía la dificultad de tener que separar un microorganismo de los demás. Y, de cualquier forma, si se lograra separar dicho microorganismo, ¿cómo se mantendría aislado de sus similares? La labor y el esfuerzo combinados de muchos hombres y mujeres de ciencia, a lo largo de unos 200 años de historia, dio como resultado el surgimiento de la microbiología, la ciencia que estudia estos pequeños seres de la naturaleza. Los métodos mediante los cuales ha sido posible separar a los microorganismos de sus alrededores, pueden ser descritos en orden de aparición, ya que los problemas que surgen durante el desarrollo de una ciencia experimental sólo pueden ser comprendidos a la luz del conocimiento que prevalecía en su tiempo.

Aspectos básicos de la genética microbiana 

El genoma bacteriano está compuesto por un único cromosoma de ADN circular cerrado. Además poseen estructuras denominadas plásmidos constituidas también por ADN, que se encuentran en número variable en la célula bacteriana. Las bacterias se multiplican mediante un proceso denominado “fisión binaria-“ por el cual, previa duplicación del cromosoma bacteriano, se produce una estrangulación del protoplasma de modo que se originan dos células idénticas (o clones) con un cromosoma cada una y una cantidad similar de plásmidos. Esta forma de “reproducción asexual” no produce cambios en el genoma. Como consecuencia todos los organismos de una colonia bacteriana son genéticamente idénticos a la célula que les dio origen (célula progenitora). Sin embargo la variabilidad genética también se presenta en las bacterias, aunque en una proporción muy baja. El genoma bacteriano puede sufrir variaciones debido a procesos denominados mutaciones, mediante los cuales se origina un cambio heredable en la secuencia de bases del ADN. Estos cambios son pequeños pero suficientes para generar individuos genéticamente diferentes a sus células progenitoras. La variación en la constitución genética se puede dar por dos procesos: la mutación y la recombinación genética. La mutación origina un cambio heredable en la secuencia de bases del ADN bacteriano, mientras que la recombinación genética involucra la transferencia de ADN entre una bacteria donadora y otra receptora y la integración del material transferido al genoma de la bacteria receptora. 

Microorganismos eucariotas

Se denomina eucariotas a todas las células que tienen su material hereditario (su información genética) encerrado dentro de una doble membrana, la envoltura nuclear, que delimita un núcleo celular.Hay tres tipos de microorganismos eucariotas, los protozoos (heterótrofos y sin pared celular), las algas microscópicas (autótrofos y con pared celular de celulosa) y los hongos microscópicos (heterótrofos y con pared celular de quitina).

Protozoo: 

Los protozoos son microorganismos unicelulares eucarióticos cuyo tamaño va de 10-50 μm hasta más de 1 milímetro, y pueden fácilmente ser vistos a través de un microscopio. Son heterótrofos, fagótrofos, depredadores o detritívoros, a veces mixótrofos (parcialmente autótrofos), que viven en ambientes húmedos o directamente en medios acuáticos, ya sean aguas saladas o aguas dulces. La reproducción puede ser asexual por bipartición y también sexual por isogametos o por conjugación intercambiando material genético. En este grupo encajan taxones muy diversos con una relación de parentesco remota, que se encuadran en muchos filos distintos del reino protista, definiendo un grupopolifilético, sin valor en la clasificación de acuerdo con los criterios actuales.

Hongo:

El reino Fungí incluye muchas especies macroscópicas que en absoluto encajan en la definición de microorganismo, pero también forma microscópicas, como las levaduras, que son campo de estudio de la microbiología. Además, numerosos hongos producen enfermedades infecciosas en animales y plantas y tienen un gran interés sanitario y agropecuario.

virus

Un virus (de la palabra latina virus, toxina o veneno) es una entidad biológica que para reproducirse necesita de una célula huésped. Cada partícula de virus o virión es un agente potencialmente patógeno compuesto por una cápside (o cápsida) de proteinas que envuelve al ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN. La forma de la cápside puede ser sencilla, típicamente de tipo helicoidal o icosaédrica (poliédrica o casi esférica), o compuesta, típicamente comprendiendo una cabeza y una cola. Esta estructura puede, a su vez, estar rodeada por la envoltura vírica, una capa lipídica con diferentes proteínas, dependiendo del virus.

El ciclo vital de un virus siempre necesita de la maquinaria metabólica de la célula invadida para poder replicar su material genético, produciendo luego muchas copias del virus original. En dicho proceso reside la capacidad destructora de los virus, ya que pueden perjudicar a la célula hasta destruirla. Pueden infectar células eucariotas (plantas, animales, hongos o protistas) o procariotas (en cuyo caso se les llama bacteriófagos, o simplemente fagos). Algunos virus necesitan de enzimas poco usuales por lo que las cargan dentro de su envoltorio como parte de su equipaje.

Los biólogos debaten si los virus son o no organismos vivos. Algunos consideran que no están vivos, puesto que no cumplen los criterios de definición de vida. Por ejemplo, a diferencia de los organismos vivos (macroscópicos o microscópicos), los virus no tienen células. Sin embargo, sí tienen genes y evolucionan por selección natural. Otros biólogos los han descrito como organismos en el borde de la vida, en el límite entre la materia viva y la materia inerte.

Las infecciones virales en humanos y animales por lo general dan como resultado una respuesta inmune del organismo invadido y, a menudo, enfermedades o incluso la muerte. Entre los padecimientos se incluyen el resfriado común, la gripe, la varicela, el sarampión, la hepatitis B, la fiebre amarilla, la rabia, el SIDA, etc. Muchas veces, el virus es completamente eliminado por el sistema inmunológico. Los antibióticos, destinados a combatir a las bacterias, no tienen ningún efecto sobre los virus, pero se han desarrollado medicamentos antivirales para el tratamiento de las infecciones por virus. Las vacunas pueden prevenir las infecciones virales produciendo inmunidad durante tiempo prolongado.

IMPORTANCIA DE LA FISIOLOG ÍA BACTERIANA 

Aplicación de los conocimientos bacteriológicos a la salud humana

Prevención y control de enfermedades infecciosas

 Mantener viables las bacterias

Ciclo celular y crecimiento

El ciclo celular es una secuencia ordenada de eventos que conducen la proliferación y la división celular en la que una célula madre da lugar a dos células hijas. El ciclo celular se divide en dos fases: interfase y fase M (mitosis). En los organismos multicelulares el ciclo celular dirige el desarrollo del organismo, su crecimiento y la renovación de sus células.

El ciclo celular es una secuencia ordenada de eventos que conducen a la proliferación y división celular en la que una célula madre da lugar a dos células hijas. De la adecuada coordinación del ciclo celular depende el desarrollo del organismo, su crecimiento y la renovación de sus células. 

El ciclo celular se divide en dos fases: interfase y fase M o mitosis. La interfase es la fase de replicación y preparación para la fase M que es la fase de división celular que incluye la mitosis. 

FUENTES DE CARBONO

 AUTÓTROFAS (Litótrofas ) 

HETERÓTROFAS (Organótrofas ) 

Inorgánica Orgánicas 

CO2 

Carbohidratos,

 lípidos y proteínas

FUENTES DE HIDROGENO

El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, es el combustible nuclear que se consume en nuestro sol y otras estrellas para producir energía.

 Importante componente del petróleo, celulosa, almidón, grasas, alcoholes, ácidos y amplia variedad de otras sustancias.

FUENTES DE OXIGENO

El oxígeno es el elemento más abun­dante tanto en la corteza terrestre como en el cuerpo humano. Constituye el 89% del agua por unidad de masa y el 20.9% por volumen de aire (23% por masa). También constituye el 50% por masa de la arena, barro, piedras calizas y rocas volcánicas que forman la mayor parte de la corteza terrestre.

FUENTES DE NITRÓGENO

 Constituye el 78% en volumen de la admósfera terresre, en donde se presenta como moléculas de N2 aunque el nitrógeno es un elemento para la vida, los compuestos de nitrógeno no son particularmente abundantes en la corteza terrestre. Los depósitos naturales más importantes de compuestos del nitrógeno, son los de KNO3 (salitre) en la India y de NaNO3 (salitre chileno) en Chile y otras regiones desérticas de Sudamérica.

Clasificación de los microorganismos

Los microorganismos los podemos clasificar según su   organización en acelulares y  celulares. En el primer grupo se encontrarían los virus, priones y viroides, mientras que en el  segundo grupo nos encontraríamos con otros dos subgrupos: los procariotas, donde  estarían  las bacterias y los eucariotas donde estarían los protozoos, las algas  microscópicas y los hongos microscópicos.  FACTORES FISICOS Y QUIMICOS QUE AFECTAN EL CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANIZMOS Temperatura Presión atmosferica pH  Mediante los procesos físicos se causan cambios en los microorganismos, por ejemplo la  esterilización y la incineración que los conducen a la muerte. En la higienización, por ejemplo  el lavado, los desprende de los materiales.  La temperatura es uno de los factores físicos  ambientales mas importantes, que influyen en el crecimiento y afecta la sobrevivencia  de los microorganismos en dos formas. Primero, si aumentamos la temperatura, las reacciones químicas y enzimáticas en la célula se realizan más rápidamente y por lo tanto el crecimiento es más rápido.  Segundo, tanto las proteínas como los ácidos nucléicos y otros componentes celulares son sensibles a altas temperaturas y pueden ser irreversiblemente inactivos. Generalmente al aumentar la temperatura dentro un límite dado, el crecimiento y las funciones metabólicas aumentan hasta un punto en que se inactivan y entonces las funciones cesan.  Cada organismo tiene sus temperaturas cardinales que se refieren a la mínina, óptima y máxima a la cual crecen. La temperatura optima generalmente esta más cerca de la máxima que de la mínima.  En base a lo anterior, los microorganismos se clasifican de acuerdo  a su temperatura optima de crecimiento en: psicrófilos,  mesófilos  y termófilos.  Un agente químico es una sustancia (sólido, líquido o gas) que se caracteriza por una composición molecular definida y que causa una reacción en los microorganismos, por ejemplo los compuestos fenólicos, los alcoholes, el cloro, el yodo y el óxido de etileno. Dependiendo de la concentración y del tiempo de exposición, los daña o los mata.. El pH y la salinidad, son factores químicos que afectan el crecimiento de los microorganismos.  Cada microorganismo tiene un intervalo de pH, dentro del cual el crecimiento es posible, generalmente hay un pH optimo bien definido.  Técnicas microbiológicas más empleadas Cultivo de microorganismos Para cultivar microorganismos se requiere un medio de cultivo, o sea, un medio que tenga  todos los materiales indispensables para que los microorganismos se puedan desarrollar. Aislamiento de especies en un cultivo No es suficiente cultivar microorganismos, sino que es necesario aislar las distintas especies  en el cultivo. Estos cultivos de microorganismos de una misma especie se llaman cultivos puros.  Los microorganismos forman colonias, cada una de las cuales contiene células iguales. Esterilización Los materiales que se utilizan para el cultivo de microorganismos deben estar muy limpios,  sin un vestigio de vida que pueda contaminar el cultivo. La tinción Esta técnica se usa para visualizarlos o para clasificarlos, como en el caso de las bacterias.  La mayoría de las bacterias no tiene color y por eso es muy difícil verlas en el microscopio. Las bacterias que retienen el color violeta son grampositivas, las que son rosadas son  gramnegativas.