Clase1 Qyf

Microbiología 2008

Dr. Alejandro Dinamarca T.

Creación de bases de datos de ADN y péptidos Producción de SOMATOSTATINA en bacterias

Inicio de la ingeniería genética

50s

60s

70s

Sintesis enzimática del ADN por PCR Taq

Primer genoma secuenciado

80s

90s

2000s

Primera proteína terapeutica producida por ingeniería genética El codigo genético Es controlado.

Clonación del primer animal Era de la genómica funcional Chips de DNA Diagnóstico molecular Farmacología molecular Biomedicina

ARCHAEA

BACTERIA EUCARIA

FILOGENIA MOLECULAR

Amplificación de rRNA 16S

Análisis de restricción de rRNA 16S

MICROBIOLOGÍA Definición • Estudio de organismos, normalmente, no observables a ojo desnudo, que emplea métodos y técnicas que permiten observar, aislar, cultivar, propagar y manipular estos microorganismos.

Objeto de estudio • Organismos inferiores a 1 milímetro de diámetro.

Microalgas

Bacterias

Protozoos Hongos

Esterilidad

Medios de cultivo Aislamiento Propagación y cultivo

Microscopía

Métodos y técnicas

Vibrios en cultivo de agar TCBS

AGRICULTURA Fijación de nitrógeno Ciclo de nutrientes ENFERMEDADES

ALIMENTOS Preservación Fermentación Aditivos Calidad

Diagnóstico Tratamiento y cura Prevención Detección de nuevas enfermedades AMBIENTE/ENERGÍA Bio combustibles Metano Etanol Bioremediación Biominería, lixiviación de metales.

BIOTECNOLOGÍA Nuevos farmacéuticos Terapia génica Mos modificados genéticamente

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Importancia de la Microbiología en la sociedad humana

Elaboración de alimentos (pan, queso, cerveza) Salud humana (vitaminas, vacunas, antibióticos, enzimas) • Enfermedades (tuberculosis, cólera, tétanos, paludismo, ETS) • Relación con acontecimientos históricos. i) Caída del Imperio Romano. ii) Conquista del Nuevo Mundo iii) Regulación de la población. Peste negra.

Importancia de la Microbiología en la naturaleza. • i) ii) iii) iv)

Funcionamiento de los ciclos Biogeoquímicos. Carbono Nitrógeno Azufre Oxígeno

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Producción primaria. Esto es generación de biomasa a partir de fotosíntesis. Desarrollo de la microbiología ha permitido sentar las bases de la revolución de la biomedicina. También permitió el surgimiento de la Biotecnología Moderna. Aplicando el conocimiento en áreas como la Biotecnología Ambiental, Biotecnología de los Alimentos y farmacéutica.

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Historia de la microbiología Descubrimiento de los microorganismos •Lucrecio (98-55 a C) y Fracastoro (1478-1553) propusieron que las enfermedades eran producidas por “Criaturas Invisibles” .

•Antony van Leeuwenhoek (1632-1723), Observa y describe organismos microscópicos utilizando microscopios construidos por él mismo.

Anton van Leeuwenhoek • • • •

Comerciante Holandés, 1632-1724. Desarrollo del primer microscopio. Primer hombre en observar MO. Principales observaciones: – – – –

Bacterias Protozoos Capilares sanguíneos Espermatozoides

Historia de la microbiología Descubrimiento de los microorganismos •Leeuwenhoek publicó sus decubrimientos a través de cartas dirigidas a la Royal Society de Londres. Lo detallado de sus descubrimientos, permiten establecer que Leeuwenhoek, observó bacterias y protozoos.

Historia de la microbiología La generación espontánea •Francisco Redi (1626-1697), a través de experimentos con carne putrefacta postula lo incorrecto de esta teoría. •Tras el decubrimiento del mundo microscópico realizado por Leeuwenhoek, algunos pensadores reanudan la controversia acerca de la generación espontánea. Se plantéa que los microorganismos se desarrollan por generación espontánea. •En 1749 Lazzaro Spallanzani, postula que la vida es transportada por el aire.

TIEMPO Agua con semillas

Agua con semillas

Louis Pasteur • • • •

Químico Francés, 1822-1895. Enantiómeros del ácido tartárico. Relación Industria- Ciencia. Algunos descubrimientos: – MO eran capaces de llevar a cabo fermentación láctica.

Historia de la microbiología Pasteur 1861 Aire

Líquido no estéril

Se tuerce el cuello del Frasco.

Esterilizar el líquido por calor

Historia de la microbiología Pasteur 1861 El polvo y Mos quedan atrapados en la pared

Extremo abierto

TIEMPO Medio de cultivo es enfriado.

Medio de cultivo se Mantiene estéril sin crecimiento.

Historia de la microbiología Pasteur 1861

TIEMPO El cultivo aún estéril se pone en contacto con la pared del frasco.

El cultivo pierde su esterilidad y se pone turbio

Historia de la microbiología •John Tyndall (1877), demuestra que la causa de la contaminación de cultivos estériles se debe a la presencia de partículas transportadas por el aire. Desarrolla el método conocido actualmente como Tindalización. •Tyndall fue el descubridor de microorganismos resistentes a altas temperaturas. •Ferdinand Cohn descubrió la existencia de endosporas bacterianas resistentes al calor.

Historia de la microbiología Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes Galeno (129-199), y hasta mediados del causales de enfermedades.

XIX se pensaba que la causa de las enfermedades se debía a “Miasmas” o al desequilibrio en lo cuatro humores: Sangre, Flema, Bilis amarillo, Bilis negra.

Agostino Bassi (1835). Observa que un microorganismo puede ser el agente causal de una enfermedad, al demostrar su relación entre la enfermedad del gusano de seda y una afección micótica

Historia de la microbiología Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes causales de enfermedades.

Irlanda, 1845, M. J. Berckeley

Historia de la microbiología Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes causales de enfermedades. Joseph Lister (18271912). De manera indirecta, demuestra que son los microorganismos los agentes causantes de las infecciones que aquejaban a los enfermos luego de sus operaciones. Desarrolló un método de cirugía en condiciones asépticas usando fenol como agente de desinfección.

Historia de la microbiología Descubrimiento del papel de los microorganismos como agentes causales de enfermedades. Bacillus antrhacis como agente causal del carbunco.

•Robert Koch (1876), demostró de manera directa la relación entre microorganismos patógenos y cierto tipo de enfermedades. •Koch, desarrolló una metodología especial para determinar esta relación, la que actualmente es conocida como “Postulados de Koch”.

Robert Koch • •

Médico alemán, 1843-1910. Algunos descubrimientos: – – – –

MO causantes del carbunco. Contagio de MO. Esporas: Estucturas de resistencia. MO crecen en colonias definidas y específicas. – BACILO DE LA TUBERCULOSIS “BACILO DE KOCH” – Bacilo que provoca el cólera

Postulados de Koch. Animal enfermo

Postulado 1 El microorganismo patógeno sospechoso debe estar presente en todos los Glóbulo rojo casos de los individuos enfermos y ausente en los Bacteria sanos

patógena

Glóbulo rojo

Animal sano

Postulados de Koch. Postulado 2 El microorganismo patógeno sospechoso debe ser aislado y crecido en cultivo puro Colonias Puras

Inocular animales sanos con el microorganismo aislado

Postulados de Koch. Postulado 3 Las células de un cultivo puro del MO patógeno sospechoso debe causar la enfermedad en animales sanos.

Infestar animales sanos con las células del patógeno sospechosos

Animal enfermo Extraer muestras de sangre o de tejidos y observar.

Postulados de Koch. Extraer muestras de sangre o de tejidos y observar. Postulado 4 El microorganismo debe ser re aislado y debe ser el mismo que el original del primer animal.

Cultivar en laboratorio

Cultivo puro

Historia de la microbiología Descubrimiento de los virus

Charles Chamberland, colaborador de Pasteur, desarrolló un método para filtrar partículas más pequeñas que las bacterias usando un filtro de porcelana. De esta forma se descubrió que la enfermedad del mosaico del tabaco era causada por un virus.

Historia de la microbiología Desarrollo de las vacunas y de la inmunología.

•Se estudia la resistencia de los animales a determinadas enfermedades. •Se desarrollan técnicas para proteger a los humanos de agentes patógenos bacterianos y virales. •Roux, un colaborador de Pasteur estudiando “el cólera de los pollos” observó que el cultivo por largos períodos de tiempo del agente causal de la enfermedad, producía una variedad de bacteria que perdía su capacidad de generar enfermedad, “capacidad infectiva”. A estos cultivos les llamó Atenuados. •A su vez observó que al inyectar estos cultivos atenuados en las aves, éstas desarrollaban la enfermedad pero eran capaces de resistirla., permaneciendo sanas. •Pasteur, denominó a estos cultivos atenuados, vacunas en honor a Edward Jenner, quien fue el que utilizó estos cultivos para proteger a las ordeñadoras de la viruela. •En base a estos avances, Pasteur y Chamberland, desarrollaron una vacuna atenuada contra el carbunco, y posteriormente, Pasteur haría lo propio para la rabia.

Historia de la microbiología Toxinas y antitoxinas. •La producción de toxinas es un mecanismo de patogenicidad desarrollado por los microorganismos par invadir al hospedario. •Entre las enfermedades causadas por toxinas bacterianas están: la difteria, el botulismo. •Emil von Behring y Kitazato, usando una metodología de filtrado de bacterias y usando el sobrenadante, lograron aislar la tóxina que causa la difteria. •Posteriormente, la inactivaron mediante calor (por cambio leve en su estructura molecular) y luego la inyectaron en conejos. De esta manera se produjeron los primeros anticuerpos.

Historia de la microbiología Toxinas y antitoxinas.

•Usando esta metodología, se desarrolló una antitoxina contra el tétanos.