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Virus - Tratamiento del HIV - Capítulos de Microbiología


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#21 Ge. Pe.

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Publicado el 20 diciembre 2008 - 05:35






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2.7.- DESARROLLO DE LA ASEPSIA,

QUIMIOTERAPIA Y ANTIBIOTERAPIA


Los avances de las técnicas quirúrgicas hacia mediados del siglo XIX, impulsados por la introducción de la anestesia, trajeron consigo una gran incidencia de complicaciones post-operatorias derivadas de infecciones. Un joven médico británico, Joseph Lister (1827-1912), que había leído atentamente los trabajos de Pasteur, y que creía que estas infecciones se debían a gérmenes presentes en el aire, comprobó que la aplicación de compuestos como el fenol o el bicloruro de mercurio en el lavado del instrumental quirúrgico, de las manos y de las heridas, disminuía notablemente la frecuencia de infecciones post-quirúrgicas y puerperales.

Más tarde, Paul Ehrlich (1854-1919), que había venido empleando distintas sustancias para teñir células y microorganismos, y que conocía bien el efecto de tinción selectiva de bacterias por ciertos colorantes que dejaban, en cambio, incoloras a células animales, concibió la posibilidad de que algunos de los compuestos de síntesis que la industria química estaba produciendo pudieran actuar como “balas mágicas” que fueran tóxicas para las bacterias pero inocuas para el hospedador.

Ehrlich concibió un programa racional de síntesis de sustancias nuevas seguido de ensayo de éstas en infecciones experimentales.

Trabajando en el laboratorio de Koch, probó sistemáticamente derivados del atoxilo (un compuesto que ya Thompson, en 1905, había mostrado como eficaz contra la tripanosomiasis), y en 1909 informó de que el compuesto 606 (salvarsán) era efectivo contra la sífilis.

Aunque el salvarsán presentaba algunos efectos colaterales, fue durante mucho tiempo el único agente disponible contra enfermedades producidas por espiroquetas, y sirvió para ilustrar brillantemente la validez del enfoque de la llamada quimioterapia (término acuñado por el mismo Ehrlich), de modo que encauzó toda la investigación posterior.

En 1927 Gerhard Domagk, en conexión con la poderosa compañía química I.G. Farbenindustrie, inició un ambicioso proyecto de búsqueda de nuevos agentes quimioterápicos, siguiendo el esquema de Ehrlich; en 1932-1935 descubre la acción del rojo de prontosilo frente a neumococos hemolíticos dentro del hospedador, pero señala que esta droga es inactiva sobre bacterias creciendo in vitro. La explicación la sumistra el matrimonio Tréfouël, del Instituto Pasteur, al descubrir que la actividad antibacteriana depende de la conversión por el hospedador en sulfanilamida.

El mecanismo de acción de las sulfamidas (inhibición competitiva con el ácido para-aminobenzoico) fue dilucidado por el estadounidense Donald D. Woods. Las investigaciones de éste encaminaron a la industria farmacéutica hacia la síntesis de análogos de metabolitos esenciales, introduciendo un enfoque más racional frente a la época anterior, más empírica.

En 1874, el médico inglés W. Roberts había descrito las propiedades antibióticas de ciertos cultivos de hongos (Penicillium glaucum) contra las bacterias, e introdujo en Microbiología el concepto de antagonismo. Otros investigadores de finales del siglo XIX realizaron observaciones similares, pero fue Fleming quien, en 1929, logró expresar ideas claras sobre el tema, al atribuir a una sustancia química concreta (la penicilina) la acción inhibidora sobre bacterias producida por el hongo Penicillium notatum.

Fleming desarrolló un ensayo crudo para determinar la potencia de la sustancia en sus filtrados, pudiendo seguir su producción a lo largo del tiempo de cultivo, y mostrando que no todas las especies bacterianas eran igualmente sensibles a la penicilina. Las dificultades técnicas para su extracción, junto al hecho de que el interés de la época aún estaba centrado sobre las sulfamidas, impidieron una pronta purificación de la penicilina, que no llegó hasta los trabajos de Chain y Florey (1940), comprobándose entonces su gran efectividad contra infecciones bacterianas, sobre todo de Gram-positivas, y la ausencia de efectos tóxicos para el hospedador.

Inmediatamente comenzó una búsqueda sistemática de microorganismos del suelo que mostraran actividades antibióticas. En 1944 A. Schatz y S. Waksman descubren la estreptomicina, producida por Streptomyces griseus, siendo el primer ejemplo de antibiótico de amplio espectro. Los diez años que siquieron al término de la segundad guerra mundial vieron la descripción de 96 antibióticos distintos producidos por 57 especies de microorganismos, principalmente Actinomicetos.

En la década de los 60 se abrió una nueva fase en la era de los antibióticos al obtenerse compuestos semisintéticos por modificación química de antibióticos naturales, paliándose los problemas de resistencia bacteriana a drogas que habían empezado a aparecer, disminuyéndose en muchos casos los efectos secundarios, y ampliándose el espectro de acción.

Aparte de la revolución que supusieron en el campo de la aplicación clínica, los antibióticos ha permitido notables avances en el desentrañamiento de determinados aspectos de arquitectura y función moleculares de las células susceptibles (paredes celulares microbianas, ribosomas, síntesis proteica, etc.).



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Publicado el 22 diciembre 2008 - 07:08





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2.8.- AUGE DE LA MICROBIOLOGÍA GENERAL.


Gran parte de los avances en Microbiología descritos hasta ahora se debieron a la necesidad de resolver problemas prácticos. Pero hacia finales del siglo XIX una serie de investigadores -algunos de ellos procedentes de áreas más clásicas de la Historia Natural- desarrollaron importantes estudios básicos que fueron revelando una enorme variedad de microorganismos y sus actividades metabólicas, así como su papel crucial en ciclos biogeoquímicos, sus relaciones con procesos de nutrición vegetal, etc.

El descubrimiento de la quimioautotrofía, obra del gran microbiólogo ruso Sergei Winogradsky (1856-1953), obligó a revisar los conceptos previos, procedentes de la Fisiología Vegetal, de que el crecimiento autotrófico dependía de la presencia de clorofila. Winogradsky había comenzado investigando las bacterias del hierro descubiertas por Cohn en 1875, observando que podían crecer en medios minerales, por lo que supuso que obtenían su energía de la oxidación de sales ferrosas a férricas (1888).

En 1889, combinando técnicas de observación secuencial de cultivos microscópicos con ensayos microquímicos sobre bacterias del azufre (Beggiatoa, Thiothrix), infirió que estos microorganismos oxidaban sulfuro de hidrógeno hasta azufre elemental (acumulando éste como gránulos), y luego hasta ácido sulfúrico, obteniendo de este modo su energía. Estas observaciones pueden haber sido el arranque del concepto de litotrofía. Pero el descubrimiento de la quimioautotrofía llegó cuando al año siguiente Winogradsky y Omeliansky pasaron a estudiar las bacterias nitrificantes, demostrando de manera clara que la energía obtenida de la oxidación del amonio o del nitrito era usada para fijar CO2 (1889-1890).

Más tarde el mismo Winogradsky extendió la demostración a cultivos puros en los que el agente solidificante de los medios era el gel de sílice. La explicación del proceso de oxidación de los compuestos de azufre no llegó hasta los estudios de Dangeard (1911) y Kiel (1912). Nuevas capacidades metabólicas fueron reveladas al estudiar los procesos respiratorios de las bacterias que oxidan hidrógeno o metano (Söhngen, 1906).

El químico Berthelot había señalado (1885) que los microorganismos del suelo podían incorporar nitrógeno molecular directamente del aire.

Fue igualmente Winogradsky el primero en aislar una bacteria capaz de fijar nitrógeno atmosférico (Clostridium pasteurianum) y en explicar el ciclo del nitrógeno en la naturaleza (1890), siendo el holandés Martinus Beijerinck (1851-1931) el descubridor de Azotobacter como bacteria aerobia fijadora de vida libre (1901). Más tarde Beijerinck demostró por métodos químicos que, en efecto, Azotobacter incorpora nitrógeno de la atmósfera mientras crece (1908). La importancia de la fijación de nitrógeno para la nutrición vegetal llegó con los estudios sobre bacterias formadoras de nódulos en las raíces de las leguminosas.

Ya los experimentos cuantitativos sobre plantas creciendo en recipientes, realizados por Boussingault a mediados del siglo XIX, habían indicado que las leguminosas asimilaban nitrógeno de la atmósfera. En 1866 Voronin descubrió las bacterias de los nódulos radicales de esta familia de plantas. Frank, en 1879, demostró que los nódulos parecían inducirse por las mismas bacterias albergadas en ellos, y Ward (1887) usó bacterias procedentes de nódulos machacados para inocular semillas, logrando la producción de nódulos en suelo estéril, y describiendo en un bello trabajo el proceso de infección, con su producción de “hifas” (cordón de infección).

Tras la introducción del concepto de simbiosis por De Bary, en 1878, fue Schindler (1884) el primero en describir los nódulos radicales como resultado de una simbiosis entre planta y bacterias. Los trabajos de Hermann Hellriegel (1831-1895) y de su colaborador Hermann Willfahrt (1853-1904), que trabajaban en la Estación Experimental de Bernburg, comunicados en primer lugar en un congreso en Berlín, en 1886, y publicados en un artículo ejemplar en 1888, asociaron la fertilidad nitrogenada natural de las leguminosas con la presencia de sus nódulos radicales, señalando que estos nódulos se inducían por microorganismos específicos; de este modo lograron una brillante síntesis de las observaciones microbiológicas y químicas.

El mismo año de 1888 Beijerinck logró el cultivo puro in vitro de las bacterias nodulares (a las que bautizó como Bacillus radicicola), observando que no reducían nitrógeno en vida libre; más tarde (1890) aportó la prueba definitiva de que las bacterias aisladas eran capaces de nodular específicamente ciertas especies de leguminosas, adquiriéndose de esta forma la facultad de fijar nitrógeno en su asociación con la raíz de la planta.

Irónicamente el nombre definitivo para las bacterias de los nódulos de leguminosas (Rhizobium) fue propuesto por Frank, quien durante mucho tiempo se había negado a reconocer los resultados de Hellriegel y Willfahrt, y que había oscilado en sus opiniones, desde suponer que la fijación de nitrógeno era un rasgo general de las plantas, hasta creer que las estructuras intranodulares observadas a microcopio (bacteroides) eran gránulos de reserva (incluidas las que él mismo observó en plantas no leguminosas de los géneros Alnus y Eleagnus, originadas por una bacteria bautizada en su honor -Frankia); incluso cuando se convenció de que los simbiontes eran bacterias (y no hongos o mixomicetes), pensaba que éstas sólo estimulaban a que las plantas fijaran nitrógeno en sus hojas; su “conversión” (y aún así incompleta y con reticencias) no llegó hasta 1892.

El aislamiento de los bacteroides intranodulares (Prazmowski, 1890), y la relación entre su formación y la fijación de nitrógeno (Nobbe y Hiltner, 1893) completó esta primera oleada de investigación sobre este tema que tanta trascendencia presentaba para la Agronomía. Estos estudios están en la base de todos los ulteriores trabajos de Microbiología Agrícola, de modo que esta especiliadad fue incorporada tempranamente a los laboratorios científicos y estaciones experimentales.

Las obras trascendentales de Winogradsky y Beijerinck abrieron un nuevo horizonte para el estudio de la diversidad microbiana.

La escuela de Beijerinck, en la Universidad Técnica de Delft, fue continuada por por A.J. Kluyver y C.B. van Niel, siendo este último el “padre” de la escuela norteamericana desde su establecimiento en California, ya que formó a figuras tan importantes como R.Y. Stanier, R.E. Hungate o M. Doudoroff.

La escuela holandesa fundada por Beijerinck tuvo asimismo otra fructífera “colonia” en la ciudad alemana de Konstanz, donde N. Pfennig continuó el trabajo emprendido junto a van Niel en Delft.

Todos estos autores, y sus colaboradores, fueron realizando contribuciones esenciales sobre una amplia diversidad de bacterias, descubriendo la variedad de las bacterias fotosintéticas, los tipos de organismos litotróficos, y profundizando en multitud de aspectos estructurales y fisiológicos de las bacterias recién descubiertas.

Como dice T.D. Brock en una recensión de Kluyver (1961) “los hombres de la escuela de Delft de Microbiología General fueron pioneros en una época en la que la mayoría de los investigadores estaban demasiado fascinados por problemas aplicados en medicina, agricultura o industria, como para preocuparse por microorganismos quimiosintéticos o fotosintéticos, o por aquellos que muestran fermentaciones inusuales...”.

Pero, como en tantas otras ocasiones, este enfoque de ciencia básica ha sido extraordinariamente fértil, y aparte de la profundización en la unidad y diversidad de la vida ha dado origen a penetrantes percepciones en multitud de problemas planteados, tarde o temprano, a las ciencias biológicas.



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2.9 DESARROLLO DE LA INMUNOLOGÍA



La inmunología es, en la actualidad, una ciencia autónoma y madura, pero sus orígenes han estado estrechamente ligados a la Microbiología.

Su objeto consiste en el estudio de las respuestas de defensa que han desarrollado los animales frente a la invasión por microorganismos o partículas extraños, aunque su interés se ha volcado especialmente sobre aquellos mecanismos altamente evolucionados e integrados, dotados de especificidad y de memoria, frente a agentes reconocidos por el cuerpo como no-propios, así como de su neutralización y degradación.

Como tantas otras ciencias, la Inmumología presenta un prolongado período pre-científico, de observaciones y aproximaciones meramente empíricas. La resistencia a ulteriores ataques de una enfermedad infecciosa fue ya recogida en escritos de la antigüedad; el historiador griego Tucídides (464-404 a.C.) narra que en una epidemia acaecida durante la guerra del Peloponeso, los enfermos eran atendidos solo por aquellos que habían sobrevivido previamente a la enfermedad, en la seguridad de que éstos no volverían a ser contagiados. Igualmente, en la antigua China se había observado que las personas que en su niñez habían padecido la viruela no la adquirían más adelante en su vida. Los mismos chinos, en el siglo XI a. C., fueron los primeros en intentar una aplicación de estas observaciones que indicaban la inducción de un estado protector por medio de una forma suave de la enfermedad: la inhalación de polvo de escaras de viruela provocaba un ataque suave que confería resistencia ante infecciones posteriores. Una modificación fue introducida en Occidente en el siglo XVIII por Pylarini y Timoni, y fue popularizada en Gran Bretaña por Lady Mary Wortley Montagu, esposa del embajador inglés en Constantinopla, tras una serie inicicial de pruebas sobre “voluntarios” (sic, en realidad prisioneros). Sin embargo, este tipo de prácticas no llegaron a arraigar ampliamente, ya que no estaban exentas de riesgos, entre los cuales figuraba la posibilidad de transmisión de otras enfermedades.

El primer acercamiento a la inmunización con criterios racionales fue realizado por el médico inglés Edward Jenner (1749-1823), tras su constatación de que los vaqueros que habían adquirido la viruela vacunal (una forma benigna de enfermedad que sólo producía pústulas en las manos) no eran atacados por la grave y deformante viruela humana. En mayo de 1796 inoculó a un niño fluido procedente de las pústulas vacunales de Sarah Nelmes; semanas después el niño fue inyectado con pus de una pústula de un enfermo de viruela, comprobando que no quedaba afectado por la enfermedad. Jenner publicó sus resultados en 1798 (“An enquiry into the causes and effects of the variolae vaccinae...”), pronosticando que la aplicación de su método podría llegar a erradicar la viruela. Jenner fue el primero en recalcar la importancia de realizar estudios clínicos de seguimiento de los pacientes inmunizados, consciente de la necesidad de contar con controles fiables.

La falta de conocimiento, en aquella época, de las bases microbiológicas de las enfermedades infecciosas retrasó en casi un siglo la continuación de los estudios de Jenner, aunque ciertos autores, como Turenne, en su libro “La syphilization” (1878) lograron articular propuestas teóricas de cierto interés.

El primer abordaje plenamente científico de problemas inmunológicos se debió, de nuevo, a Pasteur. Estudiando la bacteria responsable del cólera aviar (más tarde conocida como Pasteurella aviseptica), observó (1880) que la inoculación en gallinas de cultivos viejos, poco virulentos, las protegía de contraer la enfermedad cuando posteriormente eran inyectadas con cultivos normales virulentos. De esta forma se obtuvo la primera vacuna a base de microorganismos atenuados. Fue precisamente Pasteur quien dio carta de naturaleza al término vacuna, en honor del trabajo pionero de Jenner. En los años siguientes Pasteur abordó la inmunización artificial para otras enfermedades; concretamente, estableció de forma clara que cultivos de Bacillus anthracis atenuados por incubación a 45ºC conferían inmunidad a ovejas expuestas a contagio por carbunco. Una famosa demostración pública de la bondad del método de Pasteur tuvo lugar en Pouilly le Fort, el dos de junio de 1881, cuando ante un gentío expectante se pudo comprobar la muerte del grupo control de ovejas y vacas no inoculadas, frente a la supervivencia de los animales vacunados. Años después, abordaría la inmunización contra la rabia, enfermedad de la que se desconocía el agente causal. Pasteur observó que éste perdía virulencia cuando se mantenían al aire durante cierto tiempo extractos medulares de animales infectados, por lo que dichos extractos se podían emplear eficazmente como vacunas. Realizó la primera vacunación antirrábica en humanos el 6 de julio de 1885, sobre el niño Joseph Meister, que había sido mordido gravemente por un perro rabioso. A este caso siguieron otros muchos, lo que valió a Pasteur reconocimiento universal y supuso el apoyo definitivo a su método de inmunización, que abría perspectivas prometedoras de profilaxis ante muchas enfermedades. Estos logros determinaron, en buena medida, la creación del Instituto Pasteur, que muy pronto reunió a un selecto grupo de científicos, que enfocarían sus esfuerzos en diversos aspectos de las inmunizaciones y de sus bases biológicas. A su vez, los norteamericanos Salmon y Smith (1886) perfeccionaron los métodos serológicos de Pasteur, lo que les permitió producir y conservar más fácilmente sueros tipificados contra la peste porcina.




Caricatura de Metchnikov


A finales del siglo XIX existían dos teorías opuestas sobre los fundamentos biológicos de las respuestas inmunes. Por un lado, el zoólogo ruso Ilya Ilich Mechnikov (1845-1916), que había realizado observaciones sobre la fagocitosis en estrellas de mar y pulgas de agua, estableció, a partir de 1883, su “Teoría de los fagocitos”, tras estudiar fenómenos de englobamiento de partículas extrañas por los leucocitos de conejo y de humanos. Informó que existían fenómenos de eliminación de agentes patógenos por medio de “células devoradoras” (fagocitos) que actuaban en animales vacunados contra el carbunco, y explicó la inmunización como una “habituación” del huésped a la fagocitosis. Más tarde, ya integrado en el Instituto Pasteur, propugnó la idea de que los fagocitos segregan enzimas específicos, análogos a los “fermentos” digestivos (1900). Esta teoría de los fagocitos constituyó el núcleo de la teoría de la inmunidad celular, de modo que la fagocitosis se consideraba como la base principal del sistema de defensa inmune del organismo.

Por otro lado, la escuela alemana de Koch hacía hincapié en la importancia de los mecanisnos humorales. Emil von Behring (1854-1917) y Shibasaburo Kitasato (1856-1931), a resultas de sus trabajos sobre las toxinas del tétanos y de la difteria, observaron que el cuerpo produce “antitoxinas” (más tarde conocidas como anticuerpos) que tendían a neutralizar las toxinas de forma específica, y evidenciaron que el suero que contiene antitoxinas es capaz de proteger a animales expuestos a una dosis letal de la toxina correspondiente (1890). La intervención de Ehrlich permitió obtener sueros de caballo con niveles de anticuerpos suficientemente altos como para conferir una protección eficaz, e igualmente se pudo disponer de un ensayo para cuantificar la “antitoxina” presente en suero. Ehrlich dirigió desde 1896 el Instituto Estatal para la Investigación y Comprobación de Sueros, en Steglitz, cerca de Berlín, y, a partir de 1899, estuvo al frente del mejor equipado Instituto de Terapia Experimental, en Frankfurt. Durante este último periodo de su vida, Ehrlich produce una impresionante obra científica, en la que va ahondando en la comprensión de la inmunidad humoral. En 1900 da a luz su “Teoría de las cadenas laterales”, en la que formula una explicación de la formación y especificidad de los anticuerpos, estableciendo una base química para la interacción de éstos con los antígenos. Por su lado, R. Kraus visualiza por primera vez, en 1897, una reacción antígeno-anticuerpo, al observar el enturbiamento de un filtrado bacteriano al mezclarlo con un suero inmune específico (antisuero). En 1898 Jules Bordet (1870-1961) descubre otro componente sérico relacionado con la respuesta inmunitaria, al que bautiza como “alexina”, caracterizado, frente al anticuerpo, por su termolabilidad e inespecificidad. (Más tarde se impondría el nombre de complemento, propuesto por Ehrlich). El mismo Bordet desarrolló, en 1901, el primer sistema diagnóstico para la detección de anticuerpos, basado en la fijación del complemento, y que inició una larga andadura, que llega a nuestros días.

La conciliación de las dos teorías se debió a Almorth Wrigth y Stewart R. Douglas, quienes en 1904 descubren las opsoninas, anticuerpos presentes en los sueros de animales inmunizados y que, tras unirse a la superficie bacteriana, incrementan la capacidad fagocítica de los leucocitos.

El área de la inmunopatología inicia su andadura con la descripción del fenómeno de anafilaxia producido por introducción en un animal de un suero de una especie distinta (Portier y Richet, 1902; Arthus, 1903), lo que a su vez abriría la posibilidad de métodos de serodiagnóstico, con aplicaciones múltiples en Medicina, Zoología, y otras ciencias biológicas. En 1905 Pirquet sugiere que la enfermedad del suero (un fenómemo de hipersensibilidad) tiene relación directa con la producción de anticuerpos contra el suero inyectado, introduciendo el término de alergia para referirse a la reactividad inmunológica alterada.

La inmunoquímica cobra un gran impulso en las primeras décadas del siglo XX con los trabajos de Karl Landsteiner (1868-1943). Su primera contribución de importancia había sido la descripción, mediante reacciones de aglutinación, del sistema de antígenos naturales (ABC0) de los eritrocitos humanos (1901-1902), completada (en colaboración con Von Dungern y Hirzfeld), con las subdivisiones del grupo A y el estudio de su transmsión hereditaria. Estos trabajos sirvieron de estímulo para avanzar en el desentrañamiento de la especificidad química de los antígenos que determinan la formación de anticuerpos. Landsteiner estudió sistemáticamente las características de inmunogenicidad y especificidad de reacción de antígenos con anticuerpos, valiéndose de la modificación química de antígenos, denominando haptenos a aquellos grupos químicos que por sí mismos no desencadenan formación de anticuerpos, pero sí lo hacen tras ser conjugados a proteínas portadoras.

La cuestión de las reacciones antígeno-anticuerpo se convirtió en otra polémica entre escuelas hasta finales de los años 20. Mientras Ehrlich y sus seguidores mantenían que estas reacciones tienen una base puramente química, Bordet y sus discípulos las explicaban como fenómenos físicos de reacciones entre coloides. La resolución del debate debió aguardar hasta finales de los años 30, al incorporarse avances técnicos como la electroforesis, la cromatografía en papel, la ultracentrifugación y el microscopio electrónico. Heidelberg y Kendall (1936) purificaron anticuerpos a partir de sueros por disociación de precipitados. Tiselius (1939) demostró que los anticuerpos constituyen la fracción gamma-globulínica del suero. Veinte años después R.R. Porter y G.M. Edelman establecen la estructura de las inmunoglobulinas. Durante este lapso de tiempo se descubre que la síntesis de anticuerpos ocurre en las células plasmáticas, aunque éstas no son puestas en relación aún con los linfocitos; durante muchos años se siguió creyendo que los linfocitos eran células pasivas, sin función inmune. Por aquella época se describe, también, la diversidad de inmunoglobulinas, llegándose al establecimiento de una nomenclatura. Enseguida comienza la era de los múltiples experimentos sobre timectomía en ratones neonatos y sobre bursectomía en aves, así como los de reconstitución de animales irradiados, con timocitos y células de la medula ósea, y que permiten afirmar el papel esencial de los linfocitos, encuadrarlos en tipos funcionales T y B, y relacionarlos con las respuestas inmunes celular y humoral, respectivamente.

Una importante faceta de la inmunología de la primera mitad del siglo XX fue la obtención de vacunas. Se lograron toxoides inmunogénicos a partir de toxinas bacterianas, en muchos casos por tratamiento con formol: toxoide tetánico (Eisler y Lowenstein, 1915) y toxoide diftérico (Glenny, 1921). En 1922 se desarrolla la vacuna BCG contra la tuberculosis, haciendo uso de una cepa atenuada de Mycobacterium tuberculosis, el bacilo de Calmette-Guérin. La utilización de coadyuvantes se inicia en 1916, por LeMoignic y Piroy.

La inmunogenética nace cuando Bernstein describe en 1921 el modelo de transmisión hereditaria de los cuatro grupos sanguíneos principales, basándose en el análisis estadístico de sus proporciones relativas, y con el descubrimiento por Landsteiner y Levène (1927) de los nuevos sistemas MN y P. Los experimentos de transfusiones sanguíneas interespecíficas permitieron distinguir la gran complejidad de los antígenos sanguíneos, explicables según unos 300 alelos múltiples.

Una contribución esencial a las ideas sobre el mecanismo de formación de los anticuerpos la realizó el australiano Macfarlane Burnet (1899-1985), al establecer su teoría de la selección clonal; ésta argumenta que cada linfocito B sintetiza un único tipo de anticuerpo, específico para cada antígeno (determinante antigénico), de modo que la unión del antígeno causa la proliferación clonal del linfocito B, con la consecuente síntesis incrementada de anticuerpos específicos. Igualmente, Burnet lanzó una hipótesis sobre el mecanismo subyacente a la auto-tolerancia inmunológica, que fue confirmada experimentalmente por Peter Medawar. Más recientemente Niels Jerne ha realizado nuevas aportaciones y refinamientos a la teoría de la selección clonal, proponiendo un modelo de regulación inmune conocido como teoría de las redes idiotípicas.

Los avances en Inmunología durante los últimos años han sido espectaculares, consolidando a ésta como ciencia independiente, con su conjunto propio de paradigmas, ya relativamente escindida de su tronco originario microbiológico.

Entre los hitos recientes hay que citar la técnica de producción de anticuerpos monoclonales a partir de hibridomas, desarrollada originalmente por César Milstein y Georges Kohler en 1975, y que presenta una enorme gama de aplicaciones en biomedicina, o el desentrañamiento de los fenómenos de reorganización genética responsables de la expresión de los genes de inmunoglobulinas, por Susumu Tonegawa.



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2.10.- ORIGEN Y DESARROLLO DE LA VIROLOGÍA



La Virología ha sido la ciencia microbiológica de origen más tardío, habiendo surgido como resultado del hallazgo de enfermedades infecciosas en las que la demostración de implicación de microorganismos se demostraba esquiva con los medios habituales disponibles a finales del siglo XIX.

La euforia que se vivía en los ámbitos científicos y médicos, al socaire de la edad de oro de aislamiento de bacterias patógenas, se plasmó en el prejuicio de que la incapacidad de hacer crecer los agentes causantes de ciertas enfermedades se debía a una técnica inapropida o mal aplicada.

El botánico ruso Dimitri Iwanovski había observado (1892) que la enfermedad del mosaico del tabaco podía ser reproducida experimentalmente usando el fluido que atravesaba los filtros de porcelana que normalmente retenían a las bacterias, pero siendo incapaz de aislar y crecer el supuesto microorganismo, abandonó la investigación.

Pocos años más tarde (1898), y probablemente sin tener noticias del trabajo de Iwanovski, Beijerink realizó experimentos similares con el mismo sistema, y en otro rasgo de su genio, enfrentándose a los conceptos de la época, avanzó la idea de que el agente filtrable (un contagium vivum fluidum, según su expresión), debía de incorporarse al protoplasma vivo del hospedador para lograr su reproducción.

Este tipo de agentes infectivos que atravesaban los filtros de porcelana fueron llamados en principio “virus filtrables”, quedando más tarde su denominación simplemente como virus.

Aquel mismo año de 1898 Loeffler y Frosch descubren los virus animales al comprobar que un virus filtrable es responsable de la glosopeda del ganado. En 1901 Reed descubre el primer virus humano, el de la fiebre amarilla, y en 1909 Landsteiner y Pope detectan el de la poliomielitis. A comienzos de siglo Copeman desarrolla su técnica de multiplicación de virus animales en embriones de pollo, con la que P. Rous aisla y cultiva el virus del sarcoma aviar (1911).

Los virus bacterianos fueron descubiertos en 1915 por F.W. Twort, si bien su trabajo no alcanzó la elegancia y claridad del desarrollado poco más tarde por el canadiense Félix d'Hérelle (1917); fue éste quien acuñó el término bacteriófago, y supuso correctamente que el fenómeno de lisis por estos agentes debía de estar ampliamente difundido entre las bacterias.

Aunque su esperanza en la aplicación de los fagos como elementos bactericidas para uso médico no pudo satisfacerse, la contribución de los virus bacterianos al avance de la genética y biología moleculares ha sido decisiva: de hecho, los primeros estudios cuantitativos sobre replicación virásica se realizaron sobre fagos de Escherichia coli, lo que suministró modelos aplicables a otros virus, incluidos los de animales.

En 1925 Bordet y Bal describen por primera vez el fenómeno de lisogenia, pero las relaciones entre los ciclos lítico y lisogénico de los fagos no fueron aclaradas hasta los estudios de André Lwoff (1950).

La primera visualización de un virus se debe a las observaciones a microscopio ultravioleta del bacteriólogo inglés Barnard (1925), y en 1939 se realiza la primera fotografía de un virus a microscopio electrónico.

Pero los avances más significativos en el estudio de la composición y estructura de los virus se inician con la purificación y cristalización, por Wendell M. Stanley, del virus del mosaico del tabaco -TMV- (1935), aplicando procedimientos típicos de la cristalización de enzimas. Inicialmente Stanley comprobó que el TMV contenía gran proporción de proteína, pero poco más tarde detecta, además, la presencia de ácido nucleico.

A partir de aquí, la Virología entra en una fase de ciencia cuantitativa, en la que participan numerosos físicos, bioquímicos y genetistas, en un esfuerzo interdisciplinar que da origen a la moderna Biología Molecular.

Un importante avance metodológico para el estudio de los virus animales se debió a Enders, Weller y Robbins (1949), al desarrollar por primera vez un método para la multiplicación virásica sobre cultivos de tejidos de mamíferos, técnica que fue perfeccionada más tarde por el equipo de Renato Dulbecco.

Los recientes progresos en las numerosas técnicas de biología molecular han propiciado una auténtica explosión de descubrimientos sobre la biología de los virus y de sus células hospedadoras; baste citar la replicación del genomio de ARN de los retrovirus por reversotranscripción a ADN, los fenómenos de transformación oncogénica virásica y su aplicación a los estudios generales del cáncer, el diseño de vacunas recombinantes por manipulación in vitro de genomios virásicos, la próxima aplicación clínica de la primeras terapias génicas en humanos recurriendo a vectores virásicos, etc.

En el terreno de las necesidades urgentes, la metodología existente ha permitido la rápida identificación y caracterización del virus de la inmunodeficiencia humana, lo que se está traduciendo en una intensa y racional búsqueda de procedimientos para prevenir y eliminar la inesperada epidemia de SIDA.

En años recientes han sido descubiertos dos nuevos tipos de entidades infectivas, subvirásicas: T.O. Diener describió en 1967 la existencia de ARN desnudos infectivos en plantas, a los que llamó viroides, y en 1981 Prusiner puso de manifiesto que determinadas enfermedades de mamíferos se deben a partículas proteicas aparentemente desprovistas de material genético, a las que bautizó como priones.



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2.11.- RELACIONES ENTRE LA MICROBIOLOGÍA Y OTRAS CIENCIAS BIOLÓGICAS.



El auge de la microbiología desde finales del siglo XIX se plasmó, entre otras cosas, en el aislamiento de gran variedad de cepas silvestres de microorganismos, lo que suministró un enorme volumen de nuevo material biológico sobre el que trabajar, aplicándose una serie de enfoques que eran ya habituales en las ciencias naturales más antiguas; así, había que crear un marco taxonómico (con sus normas de nomenclatura) para encuadrar a los organismos recién descubiertos, era factible desarrollar trabajos sobre morfología y fisiología comparadas, sobre variabilidad y herencia, evolución, ecología, etc.

De este modo la joven Microbiología fue objeto, en pocos años, de la utilización, a un ritmo acelerado, de los métodos taxonómicos y experimentales que habían ido surgiendo y madurando desde el siglo XVIII en los ámbitos de la “Historia Natural” clásica.

Aunque nos referiremos en otro apartado (véase cap. 2) a los avances de Taxonomía Microbiana, vale la pena reseñar aquí los esfuerzos tempranos para lograr un clasificación bacteriana por parte de Cohn (1875) y Migula (1894), que sustentaban su concepto de especie predominantemente sobre caracteres morfológicos.

Pero hacia 1900 era evidente la arbitrariedad e insuficiencia de este tipo de clasificaciones, de modo que los intentos posteriores hicieron uso de caracteres bioquímicos (Orma Jensen, 1909), o de una mezcla de rasgos morfológicos, bioquímicos, patogénicos y de tinción (Buchanan, 1915).

El sistema de taxonomía bacteriana adquirió un nuevo impulso a partir de la 1ª edición del “Bergey's Manual of Determinative Bacteriology” (1923), y de las propuestas de Kluyver y van Niel (“Prospects for a natural system of classification of bacteria”, 1936).

En cuanto a la nomenclatura, no fue hasta 1958 en que cuajó un Código Internacional de Nomenclatura Bacteriológica, aunque ya se venía aplicando desde hacía tiempo el procedimiento tipológico para los microorganismos, con criterios similares a los de la Zoología y la Botánica.

El establecimiento de relaciones taxonómicas precisó el recurso a métodos cada vez más amplios y afinados de análisis genético, estructural o fisiológico.

En un apartado anterior ya vimos las conexiones tempranas entre la Bioquímica y la Microbiología a propósito del descubrimiento de la base enzimática de las fermentaciones, lo cual abrió el camino para dilucidar el metabolismo energético microbiano, y para demostrar su similitud química con rutas metabólicas de organismos superiores.

Otro paso importante en la percepción de la unidad bioquímica del mundo vivo deriva del descubrimiento de las vitaminas (término acuñado por Funk en 1911), al establecerse que determinados factores de crecimiento requeridos por algunos microorganismos eran químicamente similares a las vitaminas necesarias en la dieta de los animales, y que este tipo de compuestos representa precursores biosintéticos de coenzimas del metabolismo celular.

Así pues, este tipo de investigaciones sentó claramente la idea de la unidad química de los seres vivos, independientemente de su encuadre taxonómico, y encauzó una buena parte de los trabajos bioquímicos hacia los microorganismos, dadas sus cualidades de facilidad de manejo y cultivo en laboratorio.

En cuanto a las conexiones de la Microbiología con la Genética, ya Beijerink, en 1900, tras analizar la teoría de la mutación de De Vries, había predicho que los microoganismos podrían convertirse en objetos de investigación más adecuados que los sistemas animales o vegetales.

Pero las primeras conexiones entre ambas ciencias arrancan de la necesidad que hubo, a principios del siglo XX, de determinar la sexualidad de los hongos con fines taxonómicos.

En 1905 Maire demostró la existencia de meiosis en la formación de ascosporas, y Claussen (1907) evidenció fusión de núcleos en Ascomicetos, mientras que Kniepp, hacia finales de los años 30 había recogido un gran volumen de información sobre procesos sexuales en Basidiomicetos.

El sueco Lindegren (1936) realiza las primeras cartografías genéticas en cromosomas de Neurospora, durante su estancia en el laboratorio californiano de Morgan; este último, propugnador de la “teoría de los genes” (1926), confiaba desde hacía años en ampliar sus éxitos, logrados en Drosophila, hacia el estudio de la genética microbiana. En 1941, otros dos discípulos de Morgan, Beadle y Tatum, aislan mutantes auxotróficos de Neurospora, con lo que se inicia el estudio de la base bioquímica de la herencia, y convierten a este hongo en una valiosa herramienta de trabajo en esta línea de investigación.

Las estrategias diseñadas por Beadle y Tatum fueron aplicadas por Luria y Delbrück (1943) a cultivos bacterianos, investigando la aparición de mutaciones espontáneas resitentes a fagos o estreptomicina.

La conexión de estos experimentos con las observaciones previas de Griffith (1928) sobre la transformación del neumococo, llevó a Avery y colaboradores (1944) a demostrar que el “principio transformante” portador de la información genética es el ADN. En 1949 Erwin Chargaff demuestra bioquímicamente la transmisión genética mediante ADN en Escherichia coli , y en 1952 Alfred Hershey y Martha Chase, en experimentos con componentes marcados de fagos, ponen un elegante colofón a la confirmación de la función del ADN, con lo que se derribaba el antiguo y asentado “paradigma de las proteínas” que hasta mediados de siglo intentaba explicar la base de la herencia.

De esta forma, la Microbiología experimental se sitúa en pleno centro del nacimiento de la Genética molecular, de la mano de los avances paralelos en Bioquímica (análisis por rayos X de la estructura del ADN debido a Maurice Wilkins y Rosalind Franklin, modelo de Watson y Crick de la doble hélice del ADN, etc.), dando origen esta confluencia a lo que se ha llamado la “Edad de Oro” de la Biología Molecular.



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3.- OBJETO DE ESTUDIO DE LA MICROBIOLOGÍA



El objeto de estudio de una ciencia se puede desglosar en dos apartados:

objeto material y objeto formal.



3.1.- OBJETO MATERIAL: LOS MICROORGANISMOS



La Microbiología es la ciencia que se ocupa del estudio de los microorganismos, es decir, de aquellos organismos demasiado pequeños para poder ser observados a simple vista, y cuya visualización requiere el empleo del microscopio.

Esta definición implica que el objeto material de la Microbiología viene delimitado por el tamaño de los seres que investiga, lo que supone que abarca una enorme heterogeneidad de tipos estructurales, funcionales y taxonómicos: desde partículas no celulares como los virus, viroides y priones, hasta organismos celulares tan diferentes como las bacterias, los protozoos y parte de las algas y de los hongos. De esta manera la Microbiología se distingue de otras disciplinas organísmicas (como la Zoología y la Botánica) que se centran en grupos de seres vivos definidos por conceptos biológicos homogéneos, ya que su objeto de indagación se asienta sobre un criterio artificial que obliga a incluir entidades sin más relación en común que su pequeño tamaño, y a excluir a diversos organismos macroscópicos muy emparentados con otros microscópicos.

A pesar de esto (o incluso debido a ello), la Microbiología permanece como una disciplina perfectamente asentada y diferenciada, que deriva su coherencia interna del tipo de metodologías ajustadas al estudio de los organismos cuyo tamaño se sitúa por debajo del límite de resolución del ojo humano, aportando un conjunto específico de conceptos que han enriquecido la moderna Biología.

Podemos definir, pues, a los microorganismos como seres de tamaño microscópico dotados de individualidad, con una organización biológica sencilla, bien sea acelular o celular, y en este último caso pudiendo presentarse como unicelulares, cenocíticos, coloniales o pluricelulares, pero sin diferencianción en tejidos u órganos, y que necesitan para su estudio una metodología propia y adecuada a sus pequeñas dimensiones. Bajo esta denominación se engloban tanto microorganismos celulares como las entidades subcelulares.



3.1.1.- MICROORGANISMOS CELULARES




Comprenden todos los procariotas y los microorganismos eucarióticos (los protozoos, los mohos mucosos, los hongos y las algas microscópicas). El encuadre de todos estos grupos heterogéneos será abordado en el próximo capítulo.



3.1.2.- VIRUS Y PARTICULAS SUBVIRASICAS




Otro tipo de objetos de estudio de la microbiología son las entidades no celulares, que a pesar de no poseer ciertos rasgos atribuibles a lo que se entiende por vida, cuentan con individualidad y entidad biológica, y caen de lleno en el dominio de esta ciencia.

Los virus son entidades no celulares de muy pequeño tamaño (normalmente inferior al del más pequeño procariota), por lo que debe de recurrirse al microscopio electrónico para su visualización.

Son agentes infectivos de naturaleza obligadamente parasitaria intracelular, que necesitan su incorporación al protoplasma vivo para que su material genético sea replicado por medio de su asociación más o menos completa con las actividades celulares normales, y que pueden transmitirse de una célula a otra. Cada tipo de virus consta de una sola clase de ácido nucleico (ADN o ARN, nunca ambos), con capacidad para codificar varias proteínas, algunas de las cuales pueden tener funciones enzimáticas, mientras que otras son estructurales, disponiéndose éstas en cada partícula virásica (virión) alrededor del material genético formando una estructura regular (cápsida); en algunos virus existe, además, una envuelta externa de tipo membranoso, derivada en parte de la célula en la que se desarrolló el virión (bicapa lipídica procedente de membranas celulares) y en parte de origen virásico (proteínas).

En su estado extracelular o durmiente, son totalmente inertes, al carecer de la maquinaria de biosíntesis de proteínas, de replicación de su ácido nucleico y de obtención de energía. Esto les obliga a un modo de vida (sic) parasitario intracelular estricto o fase vegetativa, durante la que el virión pierde su integridad, y normalmente queda reducido a su material genético, que al superponer su información a la de la célula hospedadora, logra ser expresado y replicado, produciéndose eventualmente la formación de nuevos viriones que pueden reiniciar el ciclo.

Los viroides son un grupo de nuevas entidades infectivas, subvirásicas, descubiertas en 1967 por T.O. Diener en plantas. Están constituidos exclusivamente por una pequeña molécula circular de ARN de una sola hebra, que adopta una peculiar estructura secundaria alargada debido a un extenso, pero no total, emparejamiento intracatenario de bases por zonas de homología interna. Carecen de capacidad codificadora y muestran cierta semejanza con los intrones autocatalíticos de clase I, por lo que podrían representar secuencias intercaladas que escaparon de sus genes en el transcurso evolutivo. Se desconocen detalles de su modo de multiplicación, aunque algunos se localizan en el nucleoplasma, existiendo pruebas de la implicación de la ARN polimerasa II en su replicación, por un modelo de círculo rodante que genera concatémeros lineares. Esta replicación parece requerir secuencias conservadas hacia la porción central del viroide. Los viroides aislados de plantas originan una gran variedad de malformaciones patológicas. El mecanismo de patogenia no está aclarado, pero se sabe que muchos de ellos se asocian con el nucleolo, donde quizá podrían interferir; sin embargo, no existen indicios de que alteren la expresión génica (una de las hipótesis sugeridas); cada molécula de viroide contiene uno o dos dominios conservados que modulan la virulencia.

En 1986 se descubrió que el agente de la hepatitis delta humana posee un genomio de ARN de tipo viroide, aunque requiere para su transmisión (pero no para su replicación) la colaboración del virus de la hepatitis B, empaquetándose en partículas similares a las de este virus. A diferencia de los viroides vegetales, posee capacidad codificadora de algunas proteínas.

Los ARNs satélites son pequeñas moléculas de tamaño similar al de los viroides de plantas (330-400 bases), que son empaquetados en cápsidas de determinadas cepas de virus (con cuyos genomios no muestran homologías). Se replican sólo en presencia del virus colaborador específico, modificando (aumentando o disminuyendo) los efectos patógenos de éste.

Los virusoides constituyen un grupo de ARNs satélites no infectivos, presentes en el interior de la cápsida de ciertos virus, con semejanzas estructurales con los viroides, replicándose exclusivamente junto a su virus colaborador.

Los priones son entidades infectivas de un tipo totalmente nuevo y original, descubiertas por Stanley Prusiner en 1981, responsables de ciertas enfermedades degenerativas del sistema nervioso central de mamíferos (por ejemplo, el “scrapie” o prurito de ovejas y cabras), incluyendo los humanos (kuru, síndrome de Gerstmann-Straüssler, enfermedad de Creutzfeldt-Jakob). Se definen como pequeñas partículas proteicas infectivas que resisten la inactivación por agentes que modifican ácidos nucleicos, y que contienen como componente mayoritario (si no único) una isoforma anómala de una proteina celular. Tanto la versión celular normal (PrPC) como la patógena (PrPSc en el caso del “scrapie”) son glicoproteínas codificadas por el mismo gen cromosómico, teniendo la misma secuencia primaria. Se desconoce si las características distintivas de ambas isoformas estriban en diferencias entre los respectivos oligosacáridos que adquieren por procesamiento post-traduccional.

A diferencia de los virus, los priones no contienen ácido nucleico y están codificados por un gen celular. Aunque se multiplican, los priones de nueva síntesis poseen moléculas de PrP que reflejan el gen del hospedador y no necesariamente la secuencia de la molécula del PrP que causó la infección previa. Se desconoce su mecanismo de multiplicación, y para discernir entre las diversas hipótesis propuestas quizá haya que dilucidar la función del producto normal y su posible conversión a la isoforma patógena infectiva.

Recientemente se ha comprobado que, al menos algunas de la enfermedades por priones son simultáneamente infectivas y genéticas, una situación insólita en la Patología humana, habiéndose demostrado una relación entre un alelo dominante del PrP y la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. El gen del prión (Prn-p) está ligado genéticamente a un gen autosómico (Prn-i) que condiciona en parte los largos tiempos de incubación hasta el desarrollo del síndrome.



3.2.- OBJETO FORMAL



Todos los aspectos y enfoques desde los que se pueden estudiar los microorganismos conforman lo que denominamos objeto formal de la Microbiología: características estructurales, fisiológicas, bioquímicas, genéticas, taxonómicas, ecológicas, etc., que conforman el núcleo general o cuerpo básico de conocimientos de esta ciencia. Por otro lado, la Microbiología también se ocupa de las distintas actividades microbianas en relación con los intereses humanos, tanto las que pueden acarrear consecuencias perjudiciales (y en este caso estudia los nichos ecológicos de los correspondientes agentes, sus modos de transmisión, los diversos aspectos de la microbiota patógena en sus interacciones con el hospedador, los mecanismos de defensa de éste, así como los métodos desarrollados para combatirlos y controlarlos), como de las que reportan beneficios (ocupádose del estudio de los procesos microbianos que suponen la obtención de materias primas o elaboradas, y de su modificación y mejora racional con vistas a su imbricación en los flujos productivos de las sociedades).

Finalmente, la Microbiología ha de ocuparse de todas las técnicas y metodologías destinadas al estudio experimental, manejo y control de los microorganismos, es decir, de todos los aspectos relacionados con el modo de trabajo de una ciencia empírica.



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Publicado el 21 enero 2009 - 07:04






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4.- IMPORTANCIA DE LA MICROBIOLOGÍA



La Microbiología es una ciencia biológica extraordinariamente relevante para la humanidad, dado que los microorganismos están presentes en todos los hábitats y ecosistemas de la Tierra y sus actividades presentan una gran incidencia en numerosísimos ámbitos de interés:
  • Los microorganismos han sido los primeros en aparecer en la evolución, y constituyen seguramente la mayor parte de la biomasa de nuestro planeta. Se calcula que sólo hemos descrito menos del 10% de los microorganismos existentes, por lo que los biólogos tienen una gran tarea por delante para estudiar esta parte de la biodiversidad.

  • Las actividades microbianas sustentan los ciclos biogeoquímicos de la Tierra: los ciclos del carbono, del nitrógeno, del azufre o del fósforo dependen de modo fundamental de los microorganismos.

  • Las actividades metabólicas microbianas son excepcionalmente variadas, siendo algunas de ellas exclusivas del mundo procariótico. La biolología básica tiene aquí un gran campo de estudio.

  • El aspecto aplicado y la incidencia económica y social de los microorganismos es ingente, y aquí daremos unas breves pinceladas:

Aspectos beneficiosos:


- Todas las culturas desarrollaron de modo empírico multitud de bebibas y alimentos derivados de fermentaciones microbianas: vino, cerveza, pan, verduras fermentadas, etc.

- Producción de multitud de productos industriales: alcoholes, ácidos orgánicos, antibióticos, enzimas, polímeros, etc.

- La ingeniería genética empezó con los microorganismos, que siguen desempeñando un papel fundamental en la nueva generación de medicamentos recombinantes y de terapias novedosas



En su aspecto perjudicial, la Microbiología dedica una especial atención a los microorganismos patógenos, sobre todo a los que afectan a la humanidad


- Las enfermedades microbianas han sido causa de grandes males a nuestra especie. Baste recordar que la peste (muerte negra) causó a mediados del siglo XIV la muerte de la tercera parte de la población europea, y ya en la primera mitad del siglo XV llegó a afectar a más del 75%. Basta leer la literatura o ver las pinturas de la época para darse cuenta del impacto terrorífico que supuso, lo que a su vez supuso un factor esencial en el surgimiento de las ideas del Renacimiento.

- Desde la época del descubrimiento de América, las exploraciones han conllevado el intenso trasiego de agentes patógenos de un lugar a otro. La desaparición de buena parte de la población indígena se debió en buena parte a no tener defensas frente a la viruela europea, pero a su vez los descubridores importaron la sífilis a Europa.

- No hace falta resaltar el papel que ha tenido la microbiología médica, desde la época de Pasteur y Koch, en la lucha contra las enfermedades infecciosas (antisepsia, desinfección, esterilización, quimioterapia). Y aunque ahora tengamos nuevos retos (SIDA, fiebres hemorrágicas, etc.), no cabe duda de que la Microbiología está contribuyendo a no perder esta permanente batalla contra los gérmenes patógenos.

- Aparte de todas estas actividades de los microorganismos sobre los humanos, hay que tener en cuenta que existen gérmenes que afectan a animales, plantas, instalaciones industriales, que afectan a alimentos, etc., representando otras tantas áreas de atención para la Microbiología.


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Publicado el 22 enero 2009 - 01:06

CITA(Ge. Pe. @ Mar 11 2008, 05:03 PM) Ver Mensajes


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El Proyecto Biosfera
El proyecto Biosfera del Ministerio de Educación y Ciencia (España) tiene como objetivo el desarrollo de unidades didácticas multimedia interactivas para las materias de Biología y Geología en la Enseñanza Secundaria Obligatoria y en el Bachillerato. Incorpora, además, una serie de herramientas y recursos que estarán disponibles en Internet para quienes deseen utilizarlos.
El diseño de las unidades está pensado para aprovechar las ventajas que ofrece el ordenador y los recursos de Internet, procurando que sea sencillo, realista y versátil, con el fin de que sea útil en nuestras aulas. De esta manera se propone una metodología de trabajo que pueda favorecer la motivación, el ejercicio y la evaluación de los alumnos en sus conocimientos de biología y geología, de tal modo que aprovechen las nuevas tecnologías de la información.

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MICROBIOLOGÍA

La palabra Microbiología se relaciona fácilmente con organismos pequeños que no pueden ser observados a simple vista. Más aún, puede que la relaciones con enfermedades. Pero, ¿sabes realmente qué organismos se estudian en esta materia? ¿Sólo son importantes estos organismos porque producen enfermedades?

Es cierto que hay microorganismos que producen enfermedades, algunas de ellas, mortales. Sin embargo, los microorganismos no deben ser tratados como proscritos; su papel en el Ecosistema, como recicladores de materia o como biorremediadores los hacen ganar muchos puntos. Además, son indispensables en algunos procesos industriales e investigaciones científicas.



Estudia esta unidad con atención. Te servirá para tener una idea más amplia sobre los microorganismos, nosotros y el ecosistema. Visita los vínculos que aparecen en verde y fíjate en las animaciones y las imágenes. Algunas de ellas presentan texto adicional cuando pasas el ratón por encima de ellas. Realiza todas las actividades y después prueba a ver lo que debes repasar cuando hayas realizado la autoevaluación.



Mª Rosa Leva López

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MICROBIOLOGÍA

La Microbiología es la ciencia que se centra en el estudio de organismos microscópicos. Este estudio comprende la identificación y clasificación de los microorganismos, la explicación de su origen y su evolución, la observación de las interacciones que se producen entre ellos o con otros seres vivos. Además, dado que este grupos de organismos ocasiona graves daños a los humanos, también se ocupa del estudio de las enfermedades que pueden producir.


En la actualidad se ha desarrollado un campo de trabajo conocido ya desde antiguo; el uso de microorganismos para la obtención de materias mediante procesos industriales, tales como la fabricación de pan, cerveza o antibióticos.

La Microbiología comenzó y se desarrolló ligada a dos grandes eventos. El primero de ellos fue la aparición de grandes epidemias que asolaban Europa, lo que llevó a los científicos a preguntarse quiénes eran los causantes de éstas. El segundo fue el desarrollo de una adecuada tecnología para proceder al estudio de estos seres; esta tecnología fue la microscopía.



Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723), aficionado naturalista, desarrollo el primer microscopio, con el que observó microorganismos a los que él llamó animáculos. Un siglo más tarde, (1786), se describe la estructura bacteriana y se realiza la primera sistemática de este grupo. Edward Jenner (1796), desarrolla la primera vacuna, que fue contra la viruela. Louis Pasteur estableció el poder patógeno de algunos microorganismos (1855), y posteriormente demostró la falsedad de la Teoría sobre la generación espontánea (1859). Sus trabajos también se orientaron a la obtención de vacunas, como la de la rabia, y al estudio de las fermentaciones.


Leeuwenhoek


Robert Koch (1876), desarrolla los postulados que se utilizan en la relación enfermedad infecciosa-agente causal. En 1882 descubre el bacilo de la tuberculosis. Alexander Fleming, en 1925, descubre la penicilina. Luego aparecerá la estreptomicina, el cloranfenicol, la tetraciclina...


Koch


Jenner


Fleming


Gracias al estudio de los microorganismos, en la actualidad, se han desarrollado otras ramas de la Biología, como la Bioquímica, la Genética molecular y la Biotecnología. Grandes investigadores han intervenido en ello; la lista sería demasiado larga para mencionar a los más importantes.
En Microbiología se estudian otras estructuras que no se incluyen dentro de ninguna taxonomía, puesto que no son seres vivos. Estas estructuras son los virus, los viroides y los priones. Su inclusión dentro de esta rama de la Biología se debe a su pequeño tamaño y a la capacidad para generar infecciones dentro de los seres vivos que invaden.
TAXONOMÍA Y MICROBIOLOGÍA

La Microbiología se encarga del estudio de organismos microscópicos, por lo que éstos sólo tienen en común su pequeño tamaño. Muchos microorganismos son unicelulares, algunos tienen la capacidad de asociarse formando colonias o estructuras pluricelulares, como en algas y hongos.

Con anterioridad al desarrollo de la Genética molecular y las hibridaciones de ADN, los organismos se clasificaban atendiendo a los caracteres morfológicos, la fisiología del organismo y su comportamiento, todo ello, generalmente, permitía obtener información sobre el grado devolutivo del ser vivo que se quería clasificar. Así, se desarrollaron clasificaciones de tipo filogenético, donde se pone de manifiesto las relaciones evolutivas de los seres vivos. Debido a la dificultad que planteaba el estudio de los seres unicelulares se cometieron graves errores que, poco a poco, se han ido subsanando.

En la actualidad se utilizan dos tipos de clasificaciones, la clasificación de Margulis y la clasificación de Woese.


La clasificación de Margulis establece cinco divisiones, denominadas Reinos:
MONERAS


PROTOCTISTAS


HONGOS


PLANTAS


ANIMALES




Los microorganismos estarían repartidos, principalmente entre los reinos Moneras, Protoctistas y Hongos.

La clasificación de Woese es más moderna y utiliza criterios moleculares, obtenidos mediante hibridación de ADN, estudio comparativo de secuencias de ADN y, últimamente, el estudio de secuencias de ARN ribosomal. Mediante estos trabajos se ha creado una clasificación evolutiva en la que se establecen tres taxones, llamados Dominios.


Dominios.
  • El Dominio Archaea sería el más antiguo evolutivamente hablando, e incluiría organismos Procariotas con capacidad para sobrevivir en condiciones muy extremas, tales como altas temperaturas o ambientes muy salinos.
  • El Dominio Bacteria incluye a las bacterias evolutivamente más modernas que las del Dominio Archaea.
  • El Dominio Eucarya incluye a todos los seres formados por células eucariotas.
Los tres dominios engloban distintos organismos que son tema de estudio de la Microbiología.
Interactivos:

Actividad 1
http://recursos.cnic...idades/act1.htm


Actividad 2
http://recursos.cnic...idades/act2.htm
________________________________________________________

http://www.vi.cl/for...con_exclaim.gif


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5.- UBICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS EN EL MUNDO VIVO



Tras el descubrimiento de los microorganismos, a los naturalistas de la época les pareció normal intentar encuadralos dentro de los dos grandes reinos de seres vivos conocidos entonces: animales y plantas. De este modo, a finales del siglo XVIII las algas y los hongos quedaron en el reino Plantae, mientras que los llamados “infusorios” se encuadraron en el reino Animalia.

A mediados del siglo XIX se empezó a ver que esa clasificación era demasiado sencilla, y que el grupo de los infusorios era muy heterogéneo. En 1866 Haeckel, seguidor de Darwin, propone un famoso árbol filogenético con tres reinos:






Animalia

Plantae

Protista: todos los seres vivos sencillos, sean o no fotosintéticos o móviles.

Dentro de él consideraba los siguientes grupos:

Protozoos

Protozoos

Algas

Hongos

Moneras (=bacterias)






Pero esta clasificación iba a ser puesta en entredicho a mediados del siglo XX, cuando las técnicas de microscopía electrónica y bioquímicas demuestran la gran diferencia de las bacterias respecto del resto de organismos.

De hecho, ya en los años 60 se reconoce que esta diferencia representa la mayor discontinuidad evolutiva del mundo vivo. En 1974, el Manual Bergeys (la biblia “oficiosa” de la clasificación bacteriana) considera que la clasificación al máximo nivel del mundo vivo debe reconocer la existencia de dos “Reinos”:


Procaryotae (material genético no rodeado de membrana nuclear)


Eucaryotae (núcleo auténtico)



Pero en los años recientes, la incorporación a la taxonomía de los métodos de biología molecular, especialmente la secuenciación de ARN ribosómico y la genómica, estáobligando a nuevos planteamientos. Para resumir, hoy se asume lo siguiente:

Existen dos tipos de organización celular, la procariótica y la eucariótica.



Dentro de los seres vivos con organización procariótica, existen dos grandes “dominios” o “imperios”

Bacteria (las eubacterias o bacterias “clásicas”) y Archaea (antes llamadas arqueobacterias)


A su vez, el dominio eucariótico comprende numerosas líneas filogenéticas, muchas de ellas de microorganismos. Los mismos Protozoos es un grupo muy heterogéneo, que comprende líneas filogenéticas diversas y a veces muy separadas en el tiempo evolutivo.


El alumno ampliará todo esto cuando comience su estudio de la taxonomía microbiana.


BIBLIOGRAFÍA


BALDRY, P. (1981) “La batalla contra las bacterias”. Reverté, Barcelona.

BROCK, T.D. (1961) “Milestones in Microbiology” (reedición de 1975). American Society for Microbiology, Washington, D.C.

COLLARD, P. (1976) “The development of Microbiology”. Cambridge University Press, Cambridge. Existe versión española: “El desarrollo de la Microbiología”, Ed. Reverté.

de KRUIJF, P. “Cazadores de microbios”. Biblioteca Científica Salvat.

DEBRÉ, P. (1995) “Louis Pasteur”. Barcelona, Círculo de Lectores.

DUBOS, R. “Louis Pasteur”. Biblioteca Salvat de Grandes Biografías.

JAHN, I., R. LÖTHER, K. SENGLAUB (eds.) (1990) “Historia de la Biología”. Labor, Barcelona. (Original alemán: VEB Gustav Fischer Verlag, Jena 1985).

KRIEG, N.R. (1988) Bacterial classification: an overview. Can. J. Microbiol. 34: 536-540.

MARGULIS, L., K.V. SCHWARTZ (1985) “Cinco Reinos”. Labor, Barcelona.

MURRAY, R.G.E. (1984) Higher taxa, or a place for everithing...?. En: “Bergey's manual of Systematic Bacteriology”. Williams & Wilkins, Baltimore.

STACKEBRANDT, E. (1988) Phylogenetic relationships vs. phenotypic diversity: how to achieve a phylogenetic classification system of the eubacteria. Can. J. Microbiol. 34: 552-556.


Sitios webs recomendados


(Pueden haber cambiado o no existir de esta forma)


Sitios sobre A. van Leeuwenhoek


http://www.spaceship...ph/Antonvan.htm
www.ucmp.berkeley.edu/history/leeuwenhoek.html
http://www.euronet.n...eeuwenhoek.html (una página muy completa sobre la vida y el entorno de Leeuenhoek. Atención: archivo grande, tarda un poco en descargar!)
http://www.bbc.co.uk...tonie_van.shtml
http://www.iespana.e...leeuwenhoek.htm (breve biografía en español)
http://es.rice.edu/E...s/leewnhok.html (una ficha técnica con datos sobre el Padre de la Microbiología)
http://www.microscop...eeuwenhoek.html
http://www.whonamedi...r.cfm/1593.html



Pequeña biografía sobre Robert Hooke


Historia de los microscopios http://inventors.abo...lmicroscope.htm
http://inventors.abo...pes/welcome.htm
http://www.zeiss.com...1256B45003DA80F (colaboración de Koch con la industria Zeiss para sus nuevos microscopios con objetivos de inmersión)
http://www.zeiss.com...1256D0900216F0E (el papel de Abbé y su colaboración con Koch en los microscopios de lentes acromáticas)


Lous Pasteur


http://ambafrance-ca...E/_pasteur.html
http://www.labexplor...uis_pasteur.htm
http://php.pasteur.n...o...page&pid=13
http://www.panspermia.org/pasteur.htm
http://www.louisvill...steur/cohn.html
http://www.pasteur.f...steur/histoire/ (Pasteur y la creación del Instituto Pasteur)
http://www.worldandi...october/ns3.cfm (Historia del Instituto Pasteur)
http://www.bartleby.com/38/7/ (este sitio describe en detalle la contribución de Pasteur en el descubrimiento del papel de los microorganismos en las fermentaciones. Con imágenes)


Robert Koch


http://web.ukonline....ardner/Koch.htm
http://www.nobel.se/...5/koch-bio.html
http://www.iah.bbsrc...ntists/KOCH.htm (ficha con las principales aportaciones de Koch)
http://www.infoscien...ph.php3?Ref=112 (en francés)



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#30 Ge. Pe.

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Publicado el 04 febrero 2009 - 01:58







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1.- CARACTERES DISTINTIVOS DE LOS PROCARIOTAS




Vamos a exponer los rasgos distintivos de los procariotas en forma de tabla comparativa con los eucariotas, de modo que se aprecien mejor los rasgos distintivos de cada tipo de organización celular:





Aparte de estos que acabamos de citar, existen otros rasgos que, aunque no universales, caracterizan a numerosos procariotas:

- Sus membrana plasmáticas carecen de esteroles, salvo los micoplasmas (pero en este caso los esteroles proceden del hospedador eucariótico al que parasitan), algunas especies de cianobacterias y de bacterias melitotrofas.

- La movilidad no es universal, pero muchas bacterias se mueven en medios acuáticos debido a unas estructuras llamadas flagelos, que nada tienen que ver con los flagelos eucarióticos.

- Las eubacterias (dominio Bacteria) poseen, salvo los micoplasmas, una pared celular a base de una peptidoglucano (una macromolécula que no existe en eucariotas). Muchas arqueas (dominio Archaea) poseen pared celular, diferente a las del dominio Bacteria.



2.- COMPOSICIÓN QUÍMICA BÁSICA DE LA CÉLULA PROCARIÓTICA




El contenido en agua de una célula vegetativa bacteriana típica es de un 70%, mucho menor que el de los eucariotas (que ronda el 90%).

Una célula de Escherichia coli, creciendo de forma equilibrada en un medio a base de glucosa y sales minerales, a 371C, tiene la composición:



tipo de componente__________________Porcentaje sobre peso seco

Proteína _________________________________________55.0

ARN____________________________________________20.5

ADN____________________________________________3.1

Lípidos__________________________________________9.1

Lipopolisacárido___________________________________3.4

Peptidoglucano____________________________________2.5

Glucógeno________________________________________2.5

Total macromoléculas:______________________________96.1

Pequeñas moléculas orgánicas:_______________________2.9

Iones inorgánicos:_________________________________1.0


Obsérvese que:

- las macromoléculas constituyen la porción mayoritaria de la masa celular (96%);

- las proteínas representan más de la mitad de esta cantidad;

- las bacterias poseen una proporción de ARN superior a la de los eucariotas;

- la mayor parte de los compuestos son semejantes a los de eucariotas, pero dentro de las macromoléculas encontramos dos que son exclusivas de los procariotas: (concretamente, de eubacterias, aunque no de todas) lipopolisacárido (exclusivo de Gram-negativas); peptidoglucano (presente en eubacterias Gram-positivas y Gram-negativas).


3.- ESTRUCTURA GENERAL DE UNA CÉLULA PROCARIÓTICA



Veamos de qué partes principales se compone una célula procariótica (consultar la figura). Haremos una enumeración desde el exterior al interior celular. Los nombres en rojo indican los componentes obligatorios de cualquier bacteria, mientras que los demás son “dispensables” en el sentido de que no son universales, sino que están presentes en grupos más o menos amplios de procariotas:

- cápsula o capa mucilaginosa

- capa S paracristalina

- vaina

- botones de anclaje

- pared celular

- protoplasto, que a su vez se compone de
membrana citoplásmica (que puede tener o no invaginaciones)

citoplasma, que incluye:
genóforo, constituido por
un cromosoma

en algunas especies, uno o varios plásmidos (elementos genéticos extracromosómicos)


ribosomas

- inclusiones

- orgánulos

- Pueden existir, además, apéndices filamentosos:

Flagelos

Fimbrias (= pelos)







Imagen "idealizada" de la estructura de una célula procariota, con algunos de sus componentes más característicos.


En los próximos temas abordaremos el estudio de estos componentes de la célula procariótica, centrándonos en su composición química, estructura y sus funciones o papeles.



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#31 Ge. Pe.

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Publicado el 09 febrero 2009 - 10:53






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1 TAMAÑO DE LOS PROCARIOTAS

1.1 Consecuencias del pequeño tamaño de las bacterias

2 FORMA

3 AGRUPACIONES BACTERIANAS

4 FENÓMENOS DE MULTICELULARIDAD EN BACTERIAS



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1.- TAMAÑO DE LOS PROCARIOTAS



El tamaño es un parámetro que está determinado genéticamente, pero los valores concretos para cada raza o cepa de bacterias vienen influidos por una serie de condiciones ambientales (nutrientes, sales, temperatura, tensión superficial, etc).



Las bacterias suelen presentar un pequeño tamaño, por lo general menor que el de una célula eucariótica típica. (Obsérverse en el esquema la comparación entre el tamaño de una bacteria típica como Escherichia coli (0.5 x 2 mm) y el de una célula eucariota).

Sin embargo, existe un amplio rango de tamaños, según las especies:

- Una bacteria grande es Beggiatoa gigantea, con un tamaño similar al de muchas células eucarióticas (40 mm).

- Sin embargo, los auténtico “gigantes” entre las bacterias se han descubierto hace poco:

-- En 1993 se desubrió una bacteria que mide 0,5 mm de longitud. Se trata de Epulopiscium, un comensal del intestino del pez cirujano.

-- En 1999 se descubrió en un lago de Namibia una bacteria (a la que se bautizó como Thiomargarita) que alcanza los 700 mm.



Bacillus megaterium mide 1.3 x 3 mm.

- Una bacteria relativamente pequeña es Haemophilus influenzae, que mide 0.25 x 1.2 mm.

- Los organismos celulares cultivables más pequeños que existen son los micoplasmas, muchos de los cuales no superan los 0.2 mm de diámetro.

- Las nanobacterias o ultramicrobacterias miden en torno a 0.05 mm, pero la mayoría no se han podido cultivar, y sólo se pueden estudiar al microscopio.


1.1 Consecuencias del pequeño tamaño de las bacterias:


Metodológicas:
  • Se necesita recurrir a microscopios para su visualización, y emplear técnicas especiales adecuadas al pequeño tamaño;

  • Para sacar conclusiones sobre muchas características de las bacterias hay que hacer estudios “promediados”, es decir, obtenidos a partir de una gran población de células, y no sobre un solo individuo. (El estudio de células bacterianas aisladas es posible, pero es complicado y no se emplea en la mayor parte de la investigación habitual sobre procariotas).


Propiedades físicas: se derivan del comportamiento como partículas coloidales:
  • movimiento browniano (movimiento aleatorio derivado del empuje de moléculas de agua alrededor de la bacteria);
  • capacidad de dispersar la luz (el llamado efecto Tyndall). Por esta razón, las suspensiones acuosas relativamente densas de bacterias tienen una apariencia “turbia” (traslúcida);

  • aumentan la viscosidad del medio donde van suspendidas.


Por tener carga eléctrica: migran en un campo eléctrico y aglutinan y precipitan a altas concentraciones de sales.

Propiedades biológicas:



  • La relación superficie/volumen (S/V) es muy alta. En efecto, supongamos una célula esférica; en dicha célula, la relación S/V es 3/r, (la superficie de una esfera es 4πr2 mientras que su volumen es 4/3πr3). O sea, cuanto menor sea el radio ® mayor será esta relación. Esto significa que el pequeño tamaño de las bacterias condiciona un mayor contacto directo con el medio ambiente inmediato que las rodea, lo que se traduce en que reciben las influencias ambientales de forma inmediata.


  • El pequeño tamaño condiciona una alta tasa de crecimiento. La velocidad de entrada de nutrientes y la de salida de productos de desecho es inversamente proporcional al tamaño de la célula, y a su vez, estas tasas de transporte afectan directamente a la tasa metabólica. Por lo tanto, en general, las bacterias crecen (se multiplican) de forma rápida.



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#32 Ge. Pe.

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Publicado el 12 febrero 2009 - 12:30






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1.1 Consecuencias del pequeño tamaño de las bacterias:



Metodológicas:
  • Se necesita recurrir a microscopios para su visualización, y emplear técnicas especiales adecuadas al pequeño tamaño;


  • Para sacar conclusiones sobre muchas características de las bacterias hay que hacer estudios “promediados”, es decir, obtenidos a partir de una gran población de células, y no sobre un solo individuo. (El estudio de células bacterianas aisladas es posible, pero es complicado y no se emplea en la mayor parte de la investigación habitual sobre procariotas).


Propiedades físicas: se derivan del comportamiento como partículas coloidales:
  • movimiento browniano (movimiento aleatorio derivado del empuje de moléculas de agua alrededor de la bacteria);


  • capacidad de dispersar la luz (el llamado efecto Tyndall). Por esta razón, las suspensiones acuosas relativamente densas de bacterias tienen una apariencia “turbia” (traslúcida);


  • aumentan la viscosidad del medio donde van suspendidas.



Por tener carga eléctrica: migran en un campo eléctrico y aglutinan y precipitan a altas concentraciones de sales.


Propiedades biológicas:




La relación superficie/volumen (S/V) es muy alta. En efecto, supongamos una célula esférica; en dicha célula, la relación S/V es 3/r, (la superficie de una esfera es 4πr2 mientras que su volumen es 4/3πr3). O sea, cuanto menor sea el radio ® mayor será esta relación. Esto significa que el pequeño tamaño de las bacterias condiciona un mayor contacto directo con el medio ambiente inmediato que las rodea, lo que se traduce en que reciben las influencias ambientales de forma inmediata.

El pequeño tamaño condiciona una alta tasa de crecimiento. La velocidad de entrada de nutrientes y la de salida de productos de desecho es inversamente proporcional al tamaño de la célula, y a su vez, estas tasas de transporte afectan directamente a la tasa metabólica. Por lo tanto, en general, las bacterias crecen (se multiplican) de forma rápida.


2.- FORMA







Los principales tipos de formas bacterianas son:

- cocos (células más o menos esféricas);

- bacilos (en forma de bastón, alargados),

que a su vez pueden tener varios aspectos:
  • cilíndricos
  • fusiformes
  • en forma de maza, etc.


Atendiendo a los tipos de extremos, éstos pueden ser:
  • redondeados (lo más frecuente)
  • cuadrados
  • biselados
  • afilados





- espirilos: al igual que los bacilos, tienen un eje más largo que otro, pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma de espiral, con una o más de una vuelta de hélice.

- vibrios: proyectada su imagen sobre el plano tienen forma de coma, pero en el espacio suelen corresponder a una forma espiral con menos de una vuelta de hélice.

- Otros tipos de formas
  • filamentos, ramificados o no
  • anillos casi cerrados
  • formas con prolongaciones (con prostecas)




Estos distintos tipos de morfologías celulares deben de haberse originado por mecanismos evolutivos, a saber, por selección y estabilización adaptativa frente a las distintas presiones ambientales presentes en diferentes nichos ecológicos.

Relaciones entre tamaño y forma

Difusión citoplásmica: Este aspecto lo ilustraremos con una bacteria típica de forma bacilar. Una proteína de unos 50 kDa difundiría desde la periferia del citoplasma al eje longitudinal en menos de medio segundo, mientras que si difundiera desde un polo de la célula al opuesto, tardaría unos 5 segundos. Como vemos, el tiempo de difusión es muy breve.

Difusión desde el medio exterior: el entorno inmediato de las bacterias es bastante peculiar, debido al bajo valor de número de Reynolds que poseen.


El número de Reynolds ® es un parámetro muy empleado en Ingeniería y Arquitectura para expresar la tensión o estrés que soporta una estructura determinada inmersa en el medio local que la sustenta. R equivale a la relación entre la fuerza de inercia y fuerza de fricción


Teniendo en cuenta la masa y velocidad de movimiento de una bacteria como E. coli:

m = 10 -12 g

v = 30 mm/s


tenemos que el valor R para esta bacteria es de 10-5.


De aquí se deduce que la inercia es irrelevante, mientras que predominan las fuerzas viscosas.

Por lo tanto, las bacterias llevan, en su avance, un entorno local debido a la resistencia por viscosidad. Este entorno es una fase fluida cuya forma reproduce, ampliada, la forma de la bacteria en cuestión.

Mejora en las propiedades hidrodinámicas o de flotación: Es posible que la forma también tenga relación con propiedades hidrodinámicas. Por ejemplo, las bacterias móviles raramente son esféricas; la forma óptima sería aquí la bacilar. De hecho, existen pocos casos de cocos flagelados.

- Como veremos oportunamente, existe un grupo de bacterias alargadas pero con morfología espiral y que están muy bien adapatadas a avanzar en medios muy viscosos. Esta morfología de las espiroquetas ha debido ser seleccionada evolutivamente precisamente por este factor ecológico.

- Por otro lado, las formas con prostecas, prolongaciones, las morfologías en disco o en lámina parecen estar especializadas en facilitar la flotación.

- Las bacterias adoptan formas en las que optimizan la relación S/V, y por consiguiente su entorno local. Veamos algunos ejemplos de valores S/V:
  • los menores valores los poseen las bacterias esféricas (cocos), en las que S/V = 5.8. La forma esférica permite una mayor resistencia frente a la desecación;

  • los bacilos alcanzan valores de S/V de alrededor de 10;

  • las formas espirales y las bacterias con prolongaciones vivas (prostecas) tienen valores mayores que los de los bacilos;

  • la mejor relación S/V conocida (de 16) la posee la curiosa bacteria cuadrada de Walsby.




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#33 Ge. Pe.

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Publicado el 13 febrero 2009 - 04:43







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3.- AGRUPACIONES BACTERIANAS



Las bacterias normalmente se multiplican por fisión transversal binaria.

En muchas especies, las células hijas resultantes de un evento de división por fisión tienden a dispersarse por separado al medio, debido a la actuación de fuerzas físicas (movimiento browniano, cizallamiento, corrientes de convección, etc). Esto hace que al observar al microscopio una población de estas bacterias veamos mayoritariamente células aisladas. Pero en algunas especies las células hijas pueden permanecer unidas entre sí (al menos durante un cierto tiempo tras la división de la que proceden) debido a que el tabique sea incompleto o a la existencia de capas mucosas que retienen juntos los productos de la división.

Si la tendencia a permanecer unidas es baja, tendremos agrupaciones de dos células, que dependiendo que sean de morfología esférica o alargada, se denominan como:
  • diplococos

  • diplobacilos


Si la tendencia a permanecer unidas es mayor (por más tiempo), nos encontramos con varias posibilidades, dependiendo del número de planos de división y de la relación entre ellos:

- Si los tabiques son paralelos entre si: (o sea, existe un solo plano de división) estreptococos (cadenetas arrosariadas de cocos) y estreptobacilos (cadenetas de bacilos).

- Si existe más de un plano de división, en el caso de cocos podemos encontrar tres posibilidades: dos planos perpendiculares: tétradas (4 céls. en un plano) o múltiplos;
  • tres planos ortogonales: sarcinas (paquetes cúbicos);

  • muchos planos de división: estafilococos (racimos irregulares).




En el caso de bacilos, se pueden dar variantes adicionales, debido a la posibilidad de que se produzcan movimientos postfisionales: (en algunos casos con desgarro)
  • bacilos en empalizada o en paquetes de cigarrillos (debido a giros de 180o)

  • dos bacilos en ángulo (en forma de letra V o L)

  • varios bacilos formando “letras chinas”.



4.- FENÓMENOS DE MULTICELULARIDAD EN BACTERIAS



Ciertos grupos de bacterias exhiben una pluricelularidad incipiente, de modo que se dan conjuntos de células asociadas permanentemente.

En muchos casos, dentro de estos grupos celulares existen formas celulares diferenciadas y especializadas. Por supuesto, en ninguna instancia se puede hablar de diferenciación de tejidos (algo exclusivo de eucariotas).
  • Mixobacterias. Como estudiaremos oportunamente, se trata de bacterias con dos fases dentro de su ciclo de vida: una fase a base de enjambres donde todas las células se mueven coordinadamente, y otra fase a base de cuerpos fructificantes en los que se aloja un tipo especializado de célula llamado mixospora.

  • Filamentos (= tricomas) de ciertos grupos de Cianobacterias. En ellos las células vegetativas individuales están unidas entre sí por puentes citoplasmáticos (permitiendo, por tanto, comunicación intercelular). Ciertas cianobacterias filamentosas poseen, además, células especializadas (heteroquistes, aquinetos). Los filamentos no son exclusivos de cianobacterias, ya que también se dan en ciertas bacterias Gram-negativas no fotosintéticas.

  • Cuerpos circulares del género Thermus: unas 14 células se encuentran englobadas por una pared externa común.

  • Filamentos cenocíticos ramificados de los Actinomicetos: constituyen las denominadas “hifas” (por analogía con las de los hongos), que a su vez originan “micelios”.



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#34 Ge. Pe.

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Publicado el 19 febrero 2009 - 06:22







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Como este es un curso destinado principalmente a los estudiantes de alguna rama de Las Ciencias de la Vida, consideramos que para los fines que nos interesan - entregar conceptos o guías a los estudiantes de Educación Media - seguiremos subiendo sólo algunos tópicos de este material que esten más o menos de acuerdos a los Objetivos de la Enseñanza Media.

El enlace general lo repetimos acá...


MICROBIOLOGÍA





Sitio web para la consulta de Microbiología General


Licenciatura de Biología, Universidad de Granada





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Prof. Dr Enrique Iáñez


Departamento de Microbiología


Facultad de Ciencias


Universidad de Granada


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1 .- CITOPLASMA BACTERIANO: VISIÓN DE CONJUNTO



El citoplasma bacteriano es la masa de materia viva delimitada por la membrana citoplásmica. En su interior se albergan:

cuerpos nucleares (nucleoide);

plásmidos (no en todas las cepas bacterianas);

ribosomas;

inclusiones (no en todas);

orgánulos (no en todas).


Al igual que en los demás seres vivos, el citoplasma es un sistema coloidal cuya fase dispersante es agua junto con diversas sustancias en solución (citosol), y cuya fase dispersa está constituida por macromoléculas y conjuntos supramoleculares (partículas submicroscópicas). La viscosidad es mayor que la del citoplasma eucariótico, estando desprovisto de corrientes citoplásmicas.


Observación:

A microscopía óptica, obviamente es poco lo que se puede distinguir en él. En las células jóvenes se suele teñir de modo uniforme, teniendo un carácter basófilo (debido a la abundancia de ARN). En las células viejas se tiñe irregularmente, debido a la aparición de inclusiones y a la acumulación de sustancias de desecho.


A microscopía electrónica destaca el carácter granulado, producido por los numerosos ribosomas (que a los aumentos habituales aparecen como partículas esféricas), aunque se observa una zona irregular hacia el centro, más transparente a los electrones, que se debe a los cuerpos nucleares (nucleoide). En los intersticios entre las partículas granuladas existe una sustancia amorfa en la que no se pueden distinguir más detalles, y que corresponde a la fase dispersante acuosa de la que hablábamos más arriba.


La nueva visión del citoplasma bacteriano (2005)



Los nuevos métodos citológicos y moleculares nos están dando una nueva visión en la que el citoplasma bacteriano está más organizado y es más dinámico de lo que pensábamos hasta hace poco.

Resumiremos esta nueva imagen:
  • en el citoplasma bacteriano hay una clara separación espacial y funcional entre la zona central, donde se localiza el nucleoide y en la que se da la transcripción, respecto de la zona periférica rica en ribosomas, en la que se da la síntesis de proteínas.


  • La maquinaria para la replicación del cromosoma (replisoma) se localiza en un sitio concreto, hacia el centro de la célula, y muy probablemente ligado a la membrana.


  • Por el replisoma fijo va pasando el cromosoma para su replicación, empezando por el origen oriC. Los cromosomas hijos van siendo desplazados hacia los polos (segregación), de modo que conforme avanza la replicación, cada oriC se sitúa cada vez más cerca de un polo celular.


  • La proteína FtsZ es homóloga de la tubulina eucariótica, y al comienzo de la división se polimeriza formando un anillo por debajo de la membrana en el centro de la célula. Este anillo parece servir de andamio para el “divisoma”, implicado en la formación del septo transversal que conduce al nacimiento de las dos células hijas.


  • Hay una proteína homóloga de la actina, que se polimeriza formando amplias hélices que recorren la célula de polo a polo, y que junto con el peptidoglucano, determina la forma celular


  • Se han descubierto proteínas que oscilan rápida y continuamente de un extremo a otro de la célula (en cuestión de segundos), y que parecen implicadas en la regulación del ciclo celular.





En resumidas cuentas, hoy sabemos que el citoplasma procariótico es más dinámico, estructurado y complejo que lo que creíamos hace unos pocos años.



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#35 Ge. Pe.

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Publicado el 16 junio 2009 - 06:50





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GENCIENCIA



Las 5 bacterias que más amenazan al ser humano


Sergio Parra



15 de junio de 2009






A rebufo de las letras helvéticas que está generando la ya epidemia de la peste porcina, vale la pena abundar un poco en las bacterias que también habitan nuestro mundo. Aunque en principio nos infunden menos temor, lo cierto es que cada vez amenazan más al ser humano. Una de las razones del aumento de su nivel de amenaza radica en el abuso de antibióticos que usamos para combatirlas, que progresivamente está aumentando su resistencia.

Las bacterias representan una de las formas de vida más antiguas, resistentes y extendidas de la Tierra. Son unicelulares y apenas tienen cinco micrómetros de largo (cinco millonésimas partes de un metro). Para que os hagáis una idea de su presencia, imaginad un gramo de tierra. En ese gramo hay 40 millones de células bacterianas.

Además de haber muchas, también hay un abanico casi infinito de tipos de bacterias. Tanto es así que se cree que el 90 % de las bacterias existentes aún no han sido descritas. Tienen una capacidad de supervivencia tan elevada y una resistencia al medio tan numantina que hasta algunas son capaces de permanecer tan tranquilas en el espacio exterior, en la lava de un volcán o en deshechos radioactivos.


Y ahora el dato más perturbador: en nuestro cuerpo hay tantas células humanas como células bacterianas. De algún modo, somos mitad humanos, mitad bacterias. Algo así como la versión bacteriana del hombre-mosca que interpretaba Jeff Goldblum.

Afortunadamente, gran parte de estas bacterias son beneficiosas; aunque matamos a muchas de ellas cada vez que ingerimos antibióticos “por si acaso” cuando, por ejemplo, tenemos un catarro o una gripe causados por virus y no por bacterias.

Las 5 bacterias que más se están fortaleciendo a raíz de nuestras ingestiones irresponsables de antibióticos y que se prodigan cada vez más en nuestro ambiente, sobre todo en hospitales, son las siguientes:


  1. La Streptococcus pneumoniae, que es una de las causantes de la sinusitis, la otitis y la neumonía. A veces provoca enfermedades más graves, como la septicemia o la meningitis. Resiste los antibióticos que se acostumbran a usar para tratarlas: penicilina y macrólidos.


  2. La Enterococcus sp, que forma parte de la flora intestinal y puede originar infecciones en el tracto urinario y, además, endocarditis, peritonitis y abscesos intraabdominales.


  3. La Escherichia coli, que es la primera causante de infecciones del tracto urinario y de la septicemia. Las formas resistentes a los antibióticos tipo penicilina, cefalosporina y aminoglicosida son cada vez más habituales.


  4. La Klebsiella pneumoniae, que coloniza la piel, el tracto gastrointestinal y las vías respiratorias de los pacientes hospitalizados. Está asociada a infecciones urinarias y respiratorias en pacientes con las defensas bajas.


  5. La Pseudomonas aeruginosa, que provoca infecciones nosocomiales y complicaciones bacterianas en pacientes con fibrosis quística.




Este es el Top 5 de las bacterias malignas. Y nuestra tendencia a automedicarnos (cabe señalar que España es uno de los países con mayor tasa de automedicación de Europa y, por tanto, el país con más alto nivel de bacterias resistentes) acabará por convertirlas en invencibles.


Vía | XLSemanal del 3 de mayo de 2009
Más información | Hipertextos del Área de la Biología


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#36 Ge. Pe.

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Publicado el 13 julio 2009 - 06:03








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Imágenes que ayudan....



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#37 Ge. Pe.

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Publicado el 02 octubre 2009 - 01:07






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EL BLOG Ciencia y Tecnología


http://www.abc.es


Gentileza de:


Jose Manuel Nieves





Estimados Foristas... en su Introducción el autor nos dice:

Efectivamente. No "un" blog, sino "el" blog. Uno de ciencia y tecnología, esos fantasmas electrónicos y del conocimiento que planean sobre todos nosotros pero que nadie sabe muy bien de dónde vienen, ni tampoco a dónde van. No un blog más entre mil, sino uno especialmente dedicado a hacerle a usted, a ti, a todos, la vida un poquito más sencilla. A separar el grano de la paja. A manejarse con dignidad por el proceloso mundo de los chips, los semiconductores, las galaxias, las siglas incomprensibles, los dinosaurios y la telefonía móvil. Un espacio, por supuesto, abierto a la participación y el debate. Y desde el que se irán desgranando día a día las cuentas del collar científico y tecnológico que, en mayor o menor medida, todos llevamos puesto. Me lanzo a la blogosfera con el bagaje de casi dos décadas de experiencia diaria en ambos campos, de haber publicado miles de artículos sobre estos temas y, sobre todo, de haber probado y manejado prácticamente cada uno de los cacharros que durante ese tiempo han salido al mercado. Bienvenidos, pues, al blog. El blog. Y que lo disfrutéis.


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Agradecemos muy cordial y sinceramente su autorización para subir sus artículos a nuestra Sección.

Este es el primero. Otros aparecerán en otros temas, según el tema tratado.

Visíten el blog, se los recomiendo.

Atte.
Ge. Pe.
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El virus del Sida ya infectaba mamíferos hace cien millones de años


De Jose Manuel Nieves


28/09/2009







Los retrovirus que dan lugar al HIV, el virus del Sida, son mucho más antiguos de lo que se pensaba. De hecho, han sido encontrados en el sistema inmune de mamíferos muy primitivos, entre los primeros que existieron, hace unos cien millones de años, lo que ha supuesto una sorpresa mayúscula para los investigadores. Hasta ahora, los retrovirus de este tipo más antiguos "sólo" se remontaban a quince millones de años atrás.



El hallazgo, realizado por un equipo de la Universidad de Oxford, ha sido publicado en el último número de Science. Los restos de un antiguo virus muy parecido al Sida han sido descubiertos en el genoma de un antepasado de los perezosos actuales. "Encontrar los restos fosilizados de un virus así es un increíble golpe de suerte -asegura Aris Katzourakis, del Departemento de Zoología del Instituto de Enfermedades Emergentes de la Universidad-. Debido a que el perezoso está geográffica y genéticamente aislado, su genoma nos proporciona una ventana abierta al pasado remoto de los mamíferos, su sistema inmune y los tipos de virus a los que debieron enfrentarse".

Los científicos encontraron claras evidencias de "virus esponjosos", una clase particular de retrovirus que se parece extremadamente al HIV y que no tiene nada que ver con otros retrovirus más simples encontrados en otros fósiles prehistóricos. "En un trabajo anterior encontramos evidencias de virus similares en los genomas de conejos y lemures -afirma Katzourakis- , pero esta nueva investigación sugiere que los antepasados de los retrovirus más complejos, como el HIV, pueden haber estado con nosotros desde el comienzo mismo de la evolución de los mamíferos".

Comprender el conflicto histórico entre los virus y el sistema inmune de los mamíferos puede llevar a nuevas estrategias para combatirlos en el presente. Esta clase de estudios, opinan sus autores, ayudarán a los científicos a decidir qué virus pueden pasar de una a otra especie y causar peligrosas pandemias -como el H1N1 de la gripe porcina- y cuáles, como el H5N1 de la gripe aviar, pueden cambiar de especie pero no causar pandemias entre los mamíferos.



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#38 Invitado_Caroline._*

Invitado_Caroline._*
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Publicado el 18 noviembre 2009 - 11:26

Muy interesante y explicado de una manera genial.
Gracias por el aporte, me ayudó mucho.


#39 Invitado_Micaela Santillan_*

Invitado_Micaela Santillan_*
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Publicado el 03 abril 2010 - 07:38

:-) hola la verdad que muy linda la pagina
me re sirvio
soy del colegio belen de Santiago del Estero, Argentina
y buscando sobre los virus se me dio por entra a esta pagina
bueno desde ya les agradesco porque de seguro van a influir mucho en mi nota de biologia
gracias
muy linda la pagina
santiago del estero Argentina
2°a
2010

#40 Ge. Pe.

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Publicado el 04 abril 2010 - 09:27

:-) hola la verdad que muy linda la pagina me re sirvio soy del colegio belen de Santiago del Estero, Argentina y buscando sobre los virus se me dio por entra a esta pagina bueno desde ya les agradesco porque de seguro van a influir mucho en mi nota de biologia gracias muy linda la pagina santiago del estero Argentina 2°a 2010



Estimada Micaela...



nos alegramos mucho y gracias a Ud por entrar a nuestra página, esa es justamente nuestra intención, servir y ayudar un poco a nuestros estudiantes y a quienes nos visitan. 

Por otra parte es muy alentador para mi que Ud venga de Santiago del Estero, me gusta mucho su música, y a pesar que lo conozco sólo por internet, su paisaje es muy hermoso. 



Gracias otra vez, buen estudio y buena suerte.



Atte.

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