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Tema 1(a): Introducción histórica a la Microbiologóa Concepto de Microbiología. Historia (I). Desde la antigüedad hasta los primeros microscopistas Definición de microbiología Ciencia que estudia los seres vivos que no se pueden ver a simple vista Definición implica que su objeto de estudio está determinado por la metodología: Microscopio Técnicas de cultivo puro en laboratorio etc Fases en la historia de la Microbiología 1. 2. 3. 4. Periodo especulativo (desde la antigüedad hasta primeros microscopios) Primeros microscopistas (1675 -mediados del s. XIX) Cultivo de microorganismos (hasta finales del siglo XIX) Hasta nuestros días: multitud de enfoques en el estudio microbiano. Ciencias “emancipadas” (Virología, Inmunología) Fase especulativa La humanidad conoce las actividades microbianas sin saber nada de los microorganismos: Enfermedades infecciosas “miasmas” Lucrecio (s. I a. C.): “semillas de enfermedad” Frascatorius (1546): gérmenes vivos Alimentos y bebidas fermentados (queso, leches fermentadas, vino, cerveza, etc) Primeros microscopistas Antonij van Leeuwenhoek: Microscopio simple Descubrimiento de los microorganismos (“animálculos” en gota de estanque, 1675) Describe bacterias (1683) Describe protozoos Robert Hooke: Microscopio compuesto Describe hongos filamentosos (1667) Leeuwenhoek y su microscopio simple Microscopio simple de Leeuwenhoek Primeros dibujos de bacterias (Leeuwenhoek, 1683) Microscopio compuesto de Robert Hooke Tema 1(b): Introducción histórica a la Microbiologóa Historia (II). Las grandes controversias del siglo XIX y su resolución El debate sobre la generación espontánea Ideas asumidas desde Aristóteles Redi (1668): experimentos que descartan la generación espontánea de animales “Omne vivo ex ovo” Pero aún no se acepta “Omne vivo ex vivo” La disputa entre Spallanzani y Needham Los experimentos se interpretan erróneamente (Needham) como que al calentar los frascos el aire pierde su “fuerza vital” (vitalismo) Pasteur zanja la polémica sobre la generación espontánea Experimentos con frascos abiertos al aire dotados de largos cuellos curvados (“cuellos de cisne”). Una vez llevados a ebullición, no aparecen microorganismos si el frasco no se mueve Aparecen microorganismos si el líquido alcanza el cuello curvo “Trampas” para capturar microorganismos Louis Pasteur El debate sobre los fermentos Dos teorías sobre el origen de las fermentaciones: química y biológica Pasteur (1857) es llamado a resolver un problema de las destilerías de Lille 1857: bacterias que producen ferm. láctica 1860: levaduras producen ferm. alcohólica Descubre la fermentación butírica y la vida en ausencia de aire (anaerobiosis) Reconciliación de las dos teorías: Buchner aísla un preparado libre de células (zimasa) de levadura Avances técnicos: cultivo puro Dos teorías sobre forma de microorganismos: pleomorfismo y monomorfismo Su resolución dependió de cultivos puros (laboratorio de Robert Koch) Medios sólidos a base de rodajas de patata Medios sólidos a base de gelatina Medios sólidos a base de agar-agar Petri (en el laboratorio de Koch) inventa la placa que lleva su nombre Medios de enriquecimiento y medios diferenciales (Beijerink, Winogradsky) Avances técnicos: microscopios y técnicas de tinción Koch colabora con la industria alemana del vidrio (Schott) y pide ayuda a expertos en óptica (Abbé, Zeiss) Koch colabora con industria química BASF: Lentes acromáticas mejoradas Iluminación inferior con condensador Objetivo de inmersión (1878) Tinciones para observar bacterias (azul de metileno, fuchsina, violeta de genciana, etc), 1877 y siguientes Ziehl y Neelsen: tinción diferencial AAR (1883) Hans C. Gram: tinción diferencial Gram (1884) Avances en microscopios debidos a Koch y sus colaboradores Iluminación inferior y condensador Sección del objetivo de inmersión Papel de los microorganismos en las enfermedades infecciosas Pasteur es llamado a Provenza para resolver una enfermedad del gusano de seda (pebrina) En 1869 identifica al protozoo Nosema bombycis como el responsable Davaine (1863-1868): la sangre de ganado afectado por carbunco contiene grandes cantidades de microorganismos Papel de los microorganismos en las enfermedades infecciosas Koch (1876): con su técnica de cultivo puro aísla y propaga experimentalmente por primera vez una bacteria patógena (la responsable del carbunco o ántrax) Primeras microfotografías de Bacillus anthtracis teñido con azul de metileno Confirma que esta bacteria presenta una fase resistente (endosporas) La enfermedad se puede reproducir experimentalmente al reinocular bacilos a animales de laboratorio Postulados de Koch (1882) El agente patógeno debe estar presente en los individuos enfermos El microorganismo debe poder aislarse del huésped enfermo en cultivo puro El microorganismo crecido en cultivo puro, al inocularse en animales sanos, induce en ellos la enfermedad De estos animales experimentales inoculados y ya enfermos, se puede volver a aislar el microorganismo Postulados de Koch La escuela de Koch aísla numerosos agentes patógenos Cólera (1883) Difteria (1884) Tétanos (1885) Neumonía (1886) Meningitis (1887) Peste (1894) Sífilis (1905) Robert Koch Asepsia, quimioterapia La introducción de anestesia (mediados siglo XIX) trae infecciones quirúrgicas Lister introduce el uso del fenol y de sales de mercurio (asepsia en quirófano) Paul Ehrlich: idea de las “balas mágicas” Colabora con industria química y descubre el salvarsán, contra la sífilis “Quimioterapia” Domagk (1935): rojo de prontosilo contra neumococos Época de las sulfamidas Antibioterapia Fleming (1929): extracto crudo de penicilina (del hongo Penicillium notatum) Chain y Florey (1940): purificación penicilina. Uso en 2ª Guerra Mundial Descubrimiento estreptomicina (Waksman, 1944) de Streptomyces griseus Tras la Guerra, se descubren numerosos antibióticos, producidos sobre todo por Actinomicetos Tema 1(c): Introducción histórica a la Microbiología Historia (III). Auge de la Microbiología general. Objeto de estudio. Procariotas y eucariotas Auge de la microbiología general: litotrofía y autotrofía Sergei Winogradsky 1888: Bacterias del hierro crecen en medios minerales 1889: Bacterias del azufre oxidan sulfuros o S y obtienen energía de ello litotrofía 1890: Bacterias nitrificantes fijan CO2 con la energía de la oxidación del amonio o nitrato quimiolito-autotrofía bacterias fijadoras de nitrógeno Explica el ciclo del N en la biosfera Winogradsky: Primer aislamiento de bacteria fijadora de nitrógeno (Clostridium pasteurianum) Beijerink: descubre Azotobacter (1901) Demuestra que incorpora el N de atmósfera (1909) Papel de Rhizobium en la simbiosis fijadora de las leguminosas (Hellriegel y Willfahrt, 1888; Beijerink 1888) Incorporación de la Microbiología agrícola a las universidades y estaciones experimentales Objeto material de la Microbiología Procariotas Entidades Protozoos ( Bacteriología) subcelulares (ej: virus Virología) ( Protozoología) Abarca todos los organismos no visibles a simple vista Enorme heterogeneidad de los microorganismos Parte de los hongos ( Micología) Definición de microorganismos Seres vivos de tamaño microscópico... Organización biológica sencilla Acelular (virus) Celular pero sin diferenciación de tejidos Unicelulares Cenocíticos Coloniales Pluricelulares Objeto formal de la Microbiología Ecología, etc Básico: Estructura y función Fisiología Genética Taxonomía Aplicado (relación con intereses humanos) Todo lo relacionado con micr. patógenos Efectos beneficiosos: biotecnología microbiana Técnicas de estudio, manejo y control de los microorganismos