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El blog de fergonpacheco

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IMPORTANCIA DE LA MICROBIOLOGIA

10 Julio 2009 , Escrito por Fernando González Etiquetado en #Biologia

Importancia de la microbiología

La sociedad humana se beneficia de los microorganismos de muchas formas. Son necesarios para la elaboración de pan, queso, cerveza, antibióticos, vacunas, vitaminas, enzimas y otros productos importantes. De hecho, la biotecnología moderna se fundamenta en fundamentos microbiológicos. Los microorganismos son componentes indispensables de nuestro ecosistema. Gracias a ellos se desarrollan los ciclos del carbono, oxigeno, nitrógeno y azufre, que tienen lugar en los sistemas terrestres y acuáticos. Son también fuente de nutrientes en la base de todas las cadenas alimentarias y redes ecológicas.

Los microorganismos también han ocasionad daños a los seres humanos y alterado la sociedad en toda su historia. Las enfermedades microbianas han  desempeñado sin duda alguna un papel fundamental en acontecimientos históricos, como la caída del Imperio Romano y la conquista del Nuevo Mundo. En 1347 la peste o muerte negra arraso Europa con una fuerza brutal. En 1351, solo cuatro años después, la peste había matado a 1/3 de la población (aproximadamente, 25 millones de personas). Algunos historiadores piensan que este desastre cambio  la cultura Europea y preparo el camino del Renacimiento . en la actualidad, los microbiólogos y otros científicos continúan luchando contra enfermedades como el SIDA y la malaria.

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

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

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

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

Ubicuidad de la microbiología

Los microorganismos se encuentran en los más diversos ambientes y materiales cumpliendo funciones beneficiosas o perjudiciales. Esa ubicuidad de los microorganismos es algo que debemos tener en mente para tomar las precauciones pertinentes e impedir que éstos vayan a interferir en el trabajo que estemos realizando sea en una farmacia, un laboratorio o incluso en la cocina de nuestra casa.

La ubicuidad de los microorganismos se basa en tres características principales: su tamaño pequeño, que les permite una gran capacidad de dispersión, su variabilidad y flexibilidad metabólica, que les permite tolerar y adaptarse rápidamente a condiciones ambientales desfavorables, y su plasticidad genética (o gran capacidad de transferencia horizontal de genes), que les permite recombinar y recolectar los caracteres positivos y persistir durante largo tiempo adaptándose a condiciones ambientales cambiantes. Independientemente de la constante relación “rechazo” (enfermedad, degradación)-“dependencia” (utilización de microorganismos para fabricar productos, queso, cerveza, antibióticos, enzimas, etc.) entre los humanos y los microorganismos, este grupo de organismos "invisibles" representan un vasto terreno inexplorado de conocimiento y diversidad biológicas. Sin el conocimiento de los microorganismos la biología sería mucho más limitada, no sabríamos que hay vida en condiciones de temperatura, salinidad o pH extremas, la fotosíntesis solamente sería aerobia y oxigénica y los seres vivos más longevos no superarían (como las secuoyas) los mil años de edad.

La primera descripción de los organismos como plantas o animales era claramente demasiado simple, y durante muchos años los biólogos clasificaron los organismos en cinco reinos distribuidos por todas partes del mundo: Monera, Protista, Fugi, Animalia y Planta,  y los microbiólogos se encargan del estudio de los tres primeros reinos virus y hongos.

 

 

 

Importancia para el hombre

Diversos tipos de microorganismos son causantes de enfermedades de plantas y animales y al igual que nosotros. Los microorganismos abundan casi en cualquier lugar, así que permanentemente estamos expuestos a un contagio. Afortunadamente el organismo cuenta con un sistema de inmunidad formado por un ejercito de células que se encargan de eliminar a todo intruso que penetre nuestro organismo. La inmunidad puede inducirse mediante las vacunas.
Los microorganismos también pueden afectarnos en el aspecto económico ya que le producen enfermedades a los animales y a las plantas dañando las cosechas y las clases de ganados y otros animales domésticos que sirven como fuente de alimento y que son nuestra principal fuente de comercio no sólo en Colombia sino en todo el mundo.

En la industria

Existen una serie de características que comparten todos los microorganismos y que suponen ciertas ventajas para su uso en la industria. la más fundamental, el pequeño tamaño de la célula microbiana y su correspondiente alta relación de superficie a volumen. Esto facilita el rápido transporte de nutrientes al interior de la célula y permite, por consiguiente, una elevada tasa metabólica. Así, la tasa de producción de proteína en las levaduras es varios órdenes de magnitud superior que en la planta de soja, que, a su vez, es 10 veces más alta que en el ganado. Esta velocidad de biosíntesis microbiana extremadamente alta permite que algunos microorganismos se reproduzcan en tan solo 20 minutos (Escherichia coli).

En los alimentos

En contra de la idea de que todos los microorganismos son dañinos, los yogures y los quesos son ejemplos de alimentos a los que se añaden éstos para, por ejemplo, agriar la leche y producir yogur, u obtener la cubierta blanca característica del queso Brie o el color azul del queso Roquefort. De un tamaño más o menos similar es el sector de frutas y verduras, en el que los productos pueden no haber sufrido ninguna alteración o estar enlatados, congelados, refrigerados o fritos.

En la industria Farmacéutica

Otro suceso importante en el desarrollo de la microbiología fue la producción de penicilina a partir del hongo Penicillium. Aunque inicialmente fue un proceso a pequeña escala, desarrollado por Howard Florey y sus colaboradores durante la II Guerra Mundial, poco después se consiguió producir penicilina en grandes cantidades, al tiempo que se utilizaban otros microorganismos para obtener una gran variedad de antibióticos, como la estreptomicina.

Hoy en día, la biotecnología es la principal herramienta para la obtención de nuevos antibióticos que sean activos frente a las bacterias patógenas resistentes a una gran gama de antibióticos. También resulta de gran utilidad la aplicación de la ingeniería genética en microorganismos para sintetizar antibióticos sintéticos, es decir, ligeramente diferentes de aquellos obtenidos de forma natural.

Conjuntamente han llegado a "programar" bacterias con objeto de obtener distintos tipos de drogas que, de otra forma, estos microorganismos no podrían fabricar. La insulina humana, necesaria para el tratamiento de la diabetes, es un claro ejemplo de esta metodología, ya que está producida por bacterias en las que se ha introducido, mediante ingeniería genética, el gen que codifica la síntesis de esta hormona. A diferencia de las hormonas producidas por cerdos y vacas, esta hormona es idéntica a la secretada por el páncreas humano. Igualmente, la hormona del crecimiento humano, utilizada para el tratamiento de niños con deficiencias en su producción, y que de otro modo no podrían alcanzar una estatura normal, también se obtiene a partir de bacterias en las que se ha insertado una copia del gen humano. Este sistema, como en el caso anterior, también presenta ventajas frente a la obtención de la hormona a partir de cadáveres, ya que se evita el riesgo de contaminación con priones, agentes causantes de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.

En la agricultura

En este campo de la actividad humana encontramos algunos causantes de enfermedades de los cultivos y los animales, las bacterias y los hongos que contribuyen a la fertilidad de los suelos.

En las granjas los cultivadores reconocen el papel que desempeñan los microorganismos del suelo como formadores de humus y fijadores de nitrógeno. Actualmente se utilizan también como control biológico.

Sin embargo, en las granjas muy tecnificadas la búsqueda de una mayor producción lleva a los cultivadores a cambiar tanto las condiciones de humedad, PH y textura y textura del suelo que inhiben el crecimiento de los microorganismos

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Historia de la microbiologia.

9 Julio 2009 , Escrito por fergonpacheco


Fecha

Acontecimiento

1546

 1590-1608

1676

1688

 1765-1776

1786

1798

 1838-1839

1835-1844

 1849

 1857

 1858

1861

 1876-1877

 1880

1881

1881

1882

 

1884

 

1885

 1886

 1887

1890

1892

 1894

1805

1896

 1897

 1899

 

1900

 1902

1905

 1909

 1910

1915-1917

1921

 

1928

1929

1933

 

1935

1937

 

1944

 

1953

 

1962

 

1973

 

1983-1984

 

 

1986

 

1997

2000

 

 

Fracastoro propone que las enfermedades están causadas por organismos invisibles.

Jansen desarrolla el primer microscopio útil compuesto.

 Leeuwenhoek descubre animálculos

 Redi publica su trabajo sobre la generación espontanea de gusanos

Spallanzani  refuta la teoría de la generación espontanea.

Muller describe la primera clasificación de bacterias

Jenner prepara una vacuna contra la viruela humana a partir del virus de la viruela bovina

Schwan y Schleiden desarrollan la teoría celular

Bassi descubre que una enfermedad del gusano de seda esta causada por un hongo y propone que muchas enfermedades son de origen microbiano.

Snow estudia la epidemiologia de una epidemia de cólera en Londres

Pasteur demuestra que la fermentación acidolactica se debe a un microorganismo

Virchow  afirma que todas las células proceden de células

Pasteur  demuestra que los microorganismos no se generan por generación espontanea

Koch demuestra que el carbunco está causado por Bacillus anthracis

Laveran descubre Plasmodium, agente de la malaria.

Koch cultiva bacterias sobre gelatina

Pasteur prepara la vacuna contra el carbunco

Koch descubre el bacilo de la tuberculosis. Micobacterium tuberculosis

Se publican los postulados de Koch

Metchinikoff  describe la fagocitosis

Se desarrolla la autoclave

Se desarrolla la tinción de Gram

Pasteur prepara vacuna contra la rabia

Escherich descubre Escherichia coli

Fraenkel descubre Streptococcus pneumoniae, causante de neumonía

Richard Petri diseña la placa de petri

Von Behring  prepara antitoxinas para la difteria y el tétanos.

Ivanowsky presenta pruebas de la relación causal entre un virus y la enfermedad de mosaico del tabaco

Kitasato y Yersin descubren Yersinia pestis agente de la peste

Bordet decubre el complemento

Van Ermengem  descubre Clostridium botulinum agente del botulismo

Buchner prepara un extracto de levadura que realiza la fermentación

Ross demuestra que el parasito del paludismo es transportado por un mosquito

Beijerinck demuestra que una particuala viral causa la enfermedad del mosaico de tabaco

Reed demuestra que la fiebre amarilla es causada por mosquitos

Landsteiner descubre los grupos sanguíneos

Schaudinn y Hoffman demuestran que Trponema pallidum causa sífilis

Ricketts demuestra que la fiebre manchada de la montana rocosa es trasmitida por garrapatas.

Ehrlich desarrolla un agente quiomioterapico para la sífilis

D’Herelle y Twort descubren virus de bacterias

Fleming descubre la lizosima

Se publica la primera edición del manual de Bergey

Griffith descubre la transformación bactetiana

Fleming descubre la penicilina

Ruska desarrolla el primer microscopio de electrónico de transmisión

Domagk descubre las sulfamidas

Chatton clasifica los organismos vivos en procariotas y eucariotas

Waksman descubre la estreptomicina

Se desarrolla el microscopio de contraste de fase

Medawear descubre la tolerancia inmunitaria

Watson y Crick proponen la estructura de doble elice del DNA

Se sintetiza la primera quinolona antimicrobiana (acido nalidixico)

Cohen, Boyer, Chang y helling utilizan plásmidos como vectores para clonar genes de bacterias

Desarrollo de microscopio de barrido con efecto túnel

Gallo y Montagnier aíslan e identifican el virus de la inmunodeficiencia humana.

Se apruba el uso de la primer vacuna producida mediante ingeniería genética

El genoma de E. coli es secuenciado

Descubrimiento de que V. cholerae contiene dos cromosomas independientes

 

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TECNICAS BASICAS MICROBIOLOGICAS

9 Julio 2009 , Escrito por fergonpacheco

Microscopia

            El microscopio es, sin lugar a dudas, el instrumento más importante en la microbiología. Se usa para aumentar el tamaño de la imagen aparente de los objetos, lo cual hace posible ver los detalles estructurales de los microorganismos.

            Sus antecedentes más notables se remotan al siglo XVll cuando Antony Van Leeuwenhoek (Delft, Holanda, 1632-1723), reporta a la “British Royal Society” lo siguiente:

            “En el  año de 1675 descubri creaturas vivientes en agua de lluvia que había permanecido sólo unos días en un recipiente… Esto me invito a observar más atentamente el agua, especialmente los pequeños animáculos que me parecían diez mil veces más pequeños que aquellos que pueden percibirse en el agua a simple vista”. 

Leeuwenhoek observo, entre otras cosas, bacterias y protozoarios en el agua de lluvia, en infusiones diversas y en su sarro dental. Sus descripciones son, hasta el momento, excelentes y fácilmente reconocibles.

            El estudio microscópico de los microorganismos proporcionan datos fundamentales para su identificación, como forma, tamaño, reacción a diferentes colorantes y estructuras celulares; orienta al microbiólogo cuando trata de aislar microorganismos, y permite establecer características como la pureza, presencia de contaminantes, variedad o edad de una población, entre otras cosas.

En la actualidad existen dos tipos de microscopia, según la forma en que se amplifica la imagen.

Microscopia óptica, en esta la imagen se amplifica sucesivamente por una serie de lentes. Este sistema permite obtener aumentos de 100 a 1,000 diámetros y, en algunos casos, hasta 2,000 según el tipo de luz que se utilice y la forma de iluminar el objeto en estudio o preparación. Pueden ser de campo claro, campo obscuro, de contraste de fases, fluorescencia y de ultravioleta. El de campo claro es el mas utilizado para el estudio microbiológico en general.

La microscopia electrónica, es aquella en la cual la amplificación de la imagen se obtiene mediante un haz de electrones (que sustituye a la luz) y un campo magnético (que hace las veces de los lentes). Produce imágenes con aumentos de doscientos mil a cuatrocientos mil diámetros.

 

Microscopio óptico de campo claro. En la microscopia de campo claro, el campo claro o área observada está brillantemente iluminada y los objetos en estudio aparecen mas obscuros en el fondo.

            Un microscopio óptico de fondo claro esta integrado por un sistema óptico que permite iluminar el objeto en estudio y amplificar su imagen y un sistema mecánico que da soporte y movimiento a los componentes ópticos Para comprender como funciona un microscopio óptico es preciso entender la forma en que las lentes desvían y enfocan la luz para formar imágenes, esto explicado de forma concisa, el fundamento del funcionamiento es el siguiente: la luz procedente de la lámpara y del condensador atraviesa la preparación (en el cual se encuentra el objeto en estudio) permitiendo que la primera lente (objetivo) forme una imagen aumentada de lo que hay en ella, antes de ser vista, esta imagen es amplificada nuevamente por otra lente (ocular).

Cuando se mira por un microscopio, la imagen de la muestra aumentada, denominada imagen virtual, parece que se encuentra justo detrás de la platina, a aproximadamente 25cm. El aumento total se calcula multiplicando los aumentos del objetivo y del ocular. Por ejemplo si se utiliza un objetivo de 45x con un ocular de 10x, el aumento total de la muestra será de 450x.

 

 

 

 

Funciones de los componentes fundamentales del microscopio.

Sistema mecánico;

Base, Brazo y cuerpo del tubo. Sirven para mantener en posición a todos los componentes del microscopio. Estos son gruesos y fuertes para disminuir la vibración.

Tubo intercambiable del microscopio. Se encuentra insertado en la parte superior del cuerpo del tubo. Soporta el ocular y permite alinearlo con el objetivo seleccionado para una observación

Platina. En ella se coloca la preparación o portaobjetos de estudio. La platina esta equipada para sujetar la preparación y dos tornillos para desplazarla en sentido vertical y horizontal, lo que facilita la localización del objeto y la recisión de la preparación.

Revólver. Es el disco que soporta a los objetivos, éste se gira para colocar el objetivo requerido bajo el tubo.

Tornillo macrométrico o de enfoque aproximado. Este permite desplazar el tubo del microscopio (o a la platina en algunos modelos) acercando a el objetivo a la preparación, lo que permite localizar la imagen y dar un enfoque aproximado.

Tornillo micrométrico o de enfoque preciso. Con éste se puede desplazar el tubo de forma mas lenta, lo que permite hacer los movimientos finos que se requieren para obtener el enfoque exacto y preciso que se requiere.

Sistema óptico

Esta integrado por una fuente luminosa, una fuente condensadora de luz que la dirige hacia el espécimen y dos juegos de lentes que ayudan a la amplificación de la imagen.

Interruptor

Fuente de luz. Es una lámpara que se encuentra colocada debajo el objeto, esta emite la luz que pasa por el condensador, para después iluminar la preparación. Para regular la intensidad de la luz algunos microscopios tienen integrado a la lámpara, un diafragma, el que se abre o se cierra; en otros únicamente se regula el voltaje.

Diafragma de campo

Condensador. Esta interpuesto entre la fuente de luz y la muestra. El condensador recibe la luz de la lámpara, rectifica los rayos de luz y los concentra o los enfoca en un cono de luz sobre el campo donde se sitúa la muestra, de tal manera que los rayos, después de atravesar la preparación, penetren a la lente del objetivo con el mejor ángulo posible. Para ello el condensador se baja o se sube hasta alcanzar una posición que origine un foco preciso.

Diafragma iris. Controla el diámetro de circulo de luz que sale del sistema condensador. Al mover la palanca del diafragma iris, es posible controlar la cantidad de luz que entra al condensador y regula el paso de luz a la preparación para dar nitidez a la imagen.  El propósito del diafragma no es controlar la intensidad de luz que llega al objeto, sino asegurar que la que sale del condensador llene exactamente la lente del objetivo y originara brillo, por lo que se producirá la claridad de la  imagen.

Objetivos. Son las lentes que amplifican la imagen del campo microscópico y por tanto del objeto en estudio. La mayoría de los microscopios tienen tres objetivos que proporcionan diferentes aumento, siendo los m’as comunes 10x, 40x y 90 o 100x. La lente de bajo poder de aumento, abarca un campo microscópico con una superficie mayor, esta se utiliza para localizar los objetos de interés y para seleccionar el espécimen a observar. La lente de 40x, permite la visualización detallada de microorganismos grandes como algas, protozoarios y hongos. La lente de 90x o 100x (que se emplea con aceite de inmersión), se utiliza para observar bacterias o microorganismos eucariotas  pequeños. Cuando el microscopio es para focal, las distintas  lentes están ajustadas de tal manera que al enfocar el espécimen con una lente, así permanece al cambiar a otros objetivos. De esta manera, se puede enfocar con el objetivo de poco aumento y cambiar a los objetivos de mayor aumento sin volver a enfocar.

Ocular. Esta lente amplifica más la imagen procedente del objetivo y permite que a esta la perciba el ojo. El ocular se encuentra insertado en el tubo intercambiable.

 

La función de los sistemas de lentes amplificadas interpuestas entre la muestra y el ojo (objetivo y ocular) consiste, en gran parte, en aumentar el ángulo aparente que forman con el ojo los objetos que están dentro del campo microscópico.

Para hacer una buena observación, es muy importante que la imagen aumentada no se encuentre distorsionada, de manera que retenga los detalles esenciales del espécimen. En microscopia óptica, especialmente en la de pequeño aumento, existen varios tipos de distorsiones que resultan de las propiedades de los lentes.

 

Resolución de un microscopio 

            La parte mas importante de un microscopio es el objetivo que debe crear una imagen aumentada, pero además clara. Por ello la resolución es muy importante. La resolución es la capacidad de una lente para separar o distinguir entre objetos pequeños que están muy próximos, determinando la máxima amplificación útil que se puede obtener de un microscopio óptico. La mayor parte de la teoría óptica que fundamenta el diseño de un microscopio fue desarrollada por el físico alemán Ernst Abbé en la década de 1870. La distancia minima (d) requerida para visualizar dos objetos como entidades separadas esta determinada por la ecuación de Abbé, en la que lambda (λ) equivale a la longitud de onda de la luz empleada para iluminar, y n sen θ, la apertura numérica (AN).

Al disminuir d, aumenta la resolución y el detalle con el que se distingue una muestra. La longitud de onda debe ser inferior a la distancia entre dos objetos, de lo contrario no se verán con claridad. En consecuencia, la mayor resolución se obtiene con luz de longitud de onda menor, la que se corresponde con el extremo azul de espectro visible (en la gama de 450 a 500nm).

De acuerdo con la teoría óptica, la resolución mas alta posible en un microscopio de luz compuesto permitirá ver con claridad objetos cuyo diámetro sea de casi 0.2µm. Lo que indica que el poder de resolución es igual al diámetro de la estructura visible más pequeña.

La amplificación  que aumenta el tamaño pero no su detalle se denomina amplificación o aumento vacio.

La apertura numérica de la lente es función del diámetro real del objetivo en relación con su distancia focal (una lente funciona como un conjunto de prismas. Los rayos de luz de una fuente distante se enfocan en un punto focal F. El punto focal queda a una distancia f, del centro de la lente). La luz que incide sobre un microorganismo despues de atravesar un condensador tiene forma conica. Cuando este cono tiene un angulo estrecho, formara un vertice muy agudo que no se extendera mucho mas allá despues de alejarse del portaobjetos, por lo que no se separara adecuadamente las imágenes de objetos muy proximos entre sí. En este caso, la resolucion es baja. Por el contrario si el cono de luz tiene un angulo de luz muy abierto, en este caso si que se proyectara a mas distancia despues de atravesar la muestra, permitiendo asi que incluso los objetos muy proximos aparescan claramente separados y puedan identificarse como independientes. El angulo del cono de luz que puede penetrar una lente depende del indice de refracción (n) del medio en que se encuentra la lente del objetivo. El indice de refrccion del aire es de 1.0. como sen θ no puede ser superior a 1 (el maximo de θ es 90° y el seno de 90° es 1.0), ninguna lente que funcione en el aire pude tener una apertura numerica superior a 1.0. La unica forma de incrementar por encima de 1.0 y conseguir, con ello, una resolucion mayor, es aumentando el indice de refraccion con aceite de imresion, un liquido incoloro con el mismo indice de refraccion que el vidrio. Si se sustituye el aire por aceite de inmersion, muchos rayos de luz que no pueden pasar por el objetivo debido a la reflexion y refraccion en las superficies de su lente, podran hacerlo. Con ello se consigue aumentar la apertura numerica y la resolucion.

La resolucion de un microscopio depende de la apertura numerica del condensador y del objetivo. Esto queda demostrado por la ecuacion que define la resolucion total del microscopio.

 

La mayoría de los microscopios tienen un condensador con una apertura numérica teórica entre 1.2 y 1.4. Sin embargo, la apertura numérica del condensador no será muy superior a 0.9, salvo que se ponga aceite en la parte superior del condensador hasta alcanzar el porta objetos. El poder de resolución máximo teórico de un microscopio con un objetivo de inmersión en aceite (apertura numérica de 1.25) y con luz azul verdosa es de aproximadamente 0.2µm. Es decir, en el mejor de los casos, un microscopio de campo claro puede distinguir como independientes dos puntos separados por aproximadamente 2 µm (tamaño de bacteria muy pequeña)

            Otros factores relacionados con el sistema de la lente utilizada son la profundidad del campo y el área del campo.

 

Coeficiente de aumento del objetivo

10x

40x

90x

Amplificación con ocular 10x

 

Apertura numérica

 

Poder de resolución en µm

 

Profundidad de campo aproximada en µm

 

Área de campo aproximada con ocular 10x, en mm

100x

 

0.25

 

2.0

 

7.0

 

1.5

400x

 

0.76

 

0.45

 

1.3

 

0.35

900x

 

1.30

 

0.27

 

0.5

 

0.17

 

            El sistema de iluminación es de suma importancia, en especial, cuando se emplean objetivos de alto poder de amplificación. La cantidad de luz que entra en el sistema debe enfocarse en el espécimen y para este propósito se usa el sistema de lentes del condensador y el diafragma iris; el primero permite obtener un foco preciso en tanto que el segundo controla el círculo de luz que sale del condensador, ver esquema siguiente:

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Microscopia

9 Julio 2009 , Escrito por fergonpacheco

Microscopio de campo obscuro

El microscopio de campo oscuro se encuentra catalogado entre los microscopios ópticos. Desde muchos años atrás el microscopio óptico posibilito el descubrimiento de las células y la elaboración de la teoría de que todos los seres vivos están constituidos por células (1).

 

Al igual que el microscopio de campo claro también se compone  de dos partes principales

Parte mecánica

Parte óptica

 

 

El microscopio de campo oscuro esta constituido por un microscopio óptico al cual se le acondiciona un condensador especial, este tiene como fin producir una disfracen de los rayos luminosos enviándolos lateralmente sobre el objeto en forma de un cono luminosos, y de esta forma tampoco penetran directamente al objetivo (2).

 

Existen dos clases de condensador de campo oscuro:

* Cardiode

* Paraboloide.

Ambos son utilizados con el mismo fin, pero el cardiode tiene mayor aplicabilidad en la investigación con Treponemas (2).

Para que el efecto de campo oscuro se logre , la apertura numérica del condensador debe ser mayor que la de el objetivo, lo cual ocurre con los objetivos de pequeño y gran aumento no así con los de inmersión los cuales deberán adicionarse de un diagrama de suspensión para la reducir la apertura numérica (2).

 

Resolucion de microscopia en campo oscuro

Se llama poder de resolución de un sistema óptico a la capacidad de separar detalles y es expresado por el límite de resolución que es la menor distancia que existe entre dos puntos para que estos aparezcan individualizados.

Lo que determina la riqueza del detalle de la imagen provista por un sistema óptico es su límite de resolución y no su poder de aumentar el tamaño de los objetos (1). El límite de resolución depende de la apertura numérica (AN) del objetivo y de la longitud de onda de la luz utilizada (1).

En la microscopia de campo oscuro la AN no debe ser superior a 1.0 ya que el condensador debe tener siempre una apertura numérica superior a este valor. El límite de resolución del objetivo esta dado por la siguiente formula: (1)

 

LR = k x Long. Onda

AN * k = Constante ( 0.61)

* Log. onda = 0.55 Se toma la longitud de onda de la franja verde – amarilla por ser el ojo humano mas sensible a estos colores que a otros.

* AN = Apertura numérica no superior a 1.0

 

Métodos para observación en fondo oscuro

Existen diferentes métodos para observar un objeto sobre un fondo oscuro es decir, utilizando únicamente la luz difractada por él.

 

Observación incidente o por reflexión

La observación por reflexión con iluminación oblicua o anular es la mas frecuentemente utilizada con los microscopios estereoscopios o lupas binoculares. Generalmente no nos damos cuenta de que observamos en fondo oscuro cuando el material ocupa todo el campo visual.

 

Observación  por transmisión (Fondo Negro Central)

La observación por transmisión con una pantalla central necesita la utilización de un objetivo con pantalla interna de Spierer; con una pantalla anular, la de Wilska: anoptral, versión original y no la fabricada industrialmente que es un contraste de fase negativa a fuerte absorción.

 

Observación por transmisión (Fondo negro Anular)

La observación con iluminación anular de abertura superior a la del objetivo, es la única que, en la practica corriente , se denomina campo oscuro. Debe indicarse que difícilmente puede utilizarse objetivos de gran aumento, de apertura numérica superior a 1.0. dado que el condensador debe presentar una abertura superior a esta. Debe entonces practicarse la inmersión, evitando las burbujas de aire.

 

 

Observación birrefringente (Polarización)

La observación de un objeto birrefringente entre nicoles cruzados da una imagen sobre fondo negro de naturaleza muy particular.

 

Observación haz perpendicular (Fondo Negro ultramicroscópico)

La observación con un haz perpendicular a la dirección de la observación según Ziedentopf y Szimondy da informaciones sobre la orientación de las partículas observadas.

 

Accesorios de campo oscuro

Usados principalmente para especimenes no coloreados que son semitransparentes o transparentes.

 

Naturaleza y estructura de la imagen en fondo oscuro

Las imágenes en autentico fondo negro son remarcables por un efecto de borde, con numerosas franjas de difracción muy brillantes si le objeto es refringente. Los plano, en el centro de una estructura parecen ópticamente vacíos. Es por ello que deben adoptarse grandes precauciones en el momento de interpretar las imágenes

Dado que la imagen solo se forma con las luz difractada, siempre más débil que la luz directa deben formarsen fuentes lumìnicas muy intensas, lo que no siempre es fácil sobre todo cuando los objetos son vivos y, por consiguiente, sensibles a fuertes iluminaciones.

 

Preparación de la muestra y procedimiento de lectura.

El material a estudio se emulsiona sobre un porta-objetos sobre el cual se coloca una gota de solución salina, se cubre con una laminilla y se monta sobre la platina, se baja el condensador de campo oscuro y se corre con el carro de la platina la preparación de forma tal que al subir completamente el condensador la cara superior de su lente quede cubierta por su preparación solamente en su mitad posterior.

Sobre la parte descubierta del lente se coloca aceite de inmersión en cantidad adecuada; este por capilaridad se extiende entre la cara inferior del portaobjetos y la superior del lente del condensador. Se centra la preparación y se observa con objetivo de pequeño aumento colocando el foco luminoso en la mitad del campo mediante los tornillos de centraje del condensador, luego se observa el campo microscópico con el objetivo de gran aumento, esto permite conocer el estado del microscopio al observar los treponemas bucales.

 

Ventajas

• Permite ver partículas dipersas en un medio homogéneo.

* Hace posible la observación del movimiento Browniano de las partículas.

* Se puede utilizar para la observación de preparaciones sin colorear.

* Visualiza los bordes destacados delas muestras.

* Técnica valiosa para observar microorganismos de tipo Treponema pallidum, espiroquetas con diámetros superior a 0.2 um.

Desventajas

• Inadecuada preparación de la muestra.

 

* Difícil acceso al microscopio que posea el condensador especial por su alto costo.

 

* No deja visualizar estructuras celulares especificas, solo bordes de células o partículas.

Microscopio de contraste de fases

El microscopio de contraste de fases permite observar células sin colorear y resulta especialmente útil para células vivas. Este aprovecha las pequeñas diferencias de los índices de refracción en las distintas partes de una célula y en distintas partes de una muestra de tejido. La luz que pasa por regiones de mayor índice de refracción experimenta una deflexión y queda fuera de fase con respecto al haz principal de ondas de luz que pasaron la muestra. Aparea otras longitudes de onda fuera de fase por medio de una serie de anillos ópticos del objetivo y del condensador, anula la amplitud de la porción fuera de fase inicial del haz de luz y produce un contraste útil sobre la imagen. Las partes oscuras de la imagen corresponden a las porciones densas del espécimen; las partes claras de la imagen corresponden a porciones menos densas. Por lo tanto estos microscopios se utilizan para observar células vivas, tejidos vivos y cortes semifinos no coloreados.

Se usa principalmente para aumentar el contraste entre las partes claras y oscuras de las células sin colorear. Es ideal para espécimenes delgados, o células aisladas. El microscopio de fase ilumina el espécimen con un cono hueco de luz, como en el microscopio en campo oscuro. Sin embargo en el microscopio de fase el cono de luz es más estrecho y entra en el campo de visión del objetivo, que contiene un dispositivo en forma de anillo que reduce la intensidad de la luz y provoca un cambio de fase de un cuarto de la longitud de onda. Este tipo de iluminación provoca variaciones minúsculas en el índice de refracción de un espécimen transparente, haciéndolo visible. Este tipo de microscopio es muy útil a la hora de examinar tejidos vivos, por lo que se utiliza con frecuencia en biología y medicina.

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9 Julio 2009 , Escrito por fergonpacheco

 

Microscopio de fluorescencia

            La flouresencia es la propiedad que tienen algunas sustancias para emitir luz, después de haber sido espuestas a una radiación de longitud de onda corta a la que se denomina radiación exitadora (UV). La luz fluorescente emitida tiene una longitud de onda mas larga que la radiación con la cual se irradia la sustancia fluorescente.  La radiación emitida por la sustancia florescente tiene menor energía que la radiación inicial o de excitación.

Consecuentemente, una sustancia fluorescente puede ser exitada por una radiación invisible como la luz ultravioleta, para ser vista en el espectro visible. O bien puede excitarse con radiación cuya longitud de onda corresponde al azul o verde y la luz que se emite tendrá una longitud de onda mas larga que corresponde a la fluorescencia verde, amarilla o roja. Esta técnica es particularmente útil en la búsqueda de agentes como bacterias y virus que no fluorescen y por tanto, hay que ponerlos en condiciones de emitir radiación fluorescente útil para su observación.

Existen sustancias que contienen fluorescencia propia, a la que se denomina fluorescencia primaria, como por ejemplo la clorofila, vitaminas y aceites de inmersión. 

La fluorescencia de MO o de estructuras biológicas no fluorescentes se consigue con fluorocromos, los que son considerados como colorantes.

Actualmente se conocen una gran cantidad de fluorocrmos y entre los mas usados se encuentran: la Auramina, Rodamina, iosocianato de fluoresceína, acriflavina y naranja de acridina.

Elementos importantes de un microscopio de fluorescencia

Fuente de luz. La luz emitida por la fuente debe tener la suficiente radiación de aquellas longitudes de onda requeridas para la excitación de los fluorocromos. Generalmente se usa una fuente de mercurio a alta presión  (HBO 50). Cuando se requiere excitar con exclusivamente una lámpara de luz azul, se usa la lámpara incandescente potente de halógeno (Hal 100W).

Filtro de excitación. El filtro de excitación debe permitir el paso de la radiación necesaria o bien útil para el método usado y retener todas aquellas longitudes de onda de la emisión de la fuente de luz que no son útiles para la excitación.

Filtro supresor selectivo o filtro barrera. Este retiene la luz de excitación de longitud de onda corta (UV) que no es absorbida por el espécimen y que podría llegar a los ojos del observador y ocasionar daño.

Cuidado y limpieza del microscopio

            Como todo instrumento de precisión, el microscopio debe cuidarse con esmero. Lo principal, desde luego, es manejarlo con precaución, solo debe moverse lo indispensable, sujetándolo firmemente con ambas manos y depositándolo con suavidad.  

 

Todos los componentes del microscopio deben embonar perfectamente y moverse con suavidad y facilidad; nunca debe forzarse la colocación de la pieza ni su movimiento.

Debe evitarse el polvo, ya que tiende a depositarse en las cremalleras y en las lentes, también debe resguardarse de la humedad y calor excesivo, conservar las lentes limpias.

Preparaciones

La forma de prepara especímenes de microorganismos para su estudio microscópico, depende del tipo de microscopio, el propósito especifico del estudio y el tipo de microorganismos. Por ejemplo las preparaciones para microscopia electrónica se tiñen con compuestos de metales pesados como osmio y plomo que son opacos a los electrones. Para la microscopia de fluorescencia se utilizan sustancias que florecen bajo la luz UV. Para la microscopia de campo oscuro y de contraste de fases se utilizan preparaciones en fresco sin teñir.

 Existen dos técnicas de preparaciones

Preparaciones en fresco, también llamadas “humedas” o para “examen directo”, sin teñir, o tenidas con colorantes vitales. Se emplean para observar la movilidad, el tamaño y la forma de agrupación de los microorganismos en su estado natural; asi como gránulos refráctales, esporas sin teñir y cloroplastos dentro de las células vivas. Permiten observar microorganismos vivos, en su estado natural y sin alteraciones que provocan la fijación y las tinciones. Sin embargo la observación es difícil por que la escasa diferencia entre los índices de refracción del medio y de los microorganismos, no permite un buen contraste; por otra parte, el movimiento contibuo de los microorganismos, asi como, el causado por corriente en el fluido, frecuentemente hacen difícil la observación.

Las preparaciones en fresco se pueden hacer:

En gota pendiente o suspendida, colocando el fluido que contiene a los microorganismos (muestra) en un cubreobjetos e invertiéndolo rápidamente sobre un porta objetos.

 

Preparación húmeda o en portaobjetos normal, simplemente colocando una asada o gota de la muestra en el porta y el cubre. En algunos casos para evitar la desecación del fluido, se sellan los bordes del cubreobjetos con vaselina o aceite. Se puede observar el fenómeno de aerotaxia.

 

En el microscopio de campo claro, las preparaciones humedas se observan mejor disminuyendo la intensidad de la luz. Los microscopios de de campo oscuro y de contraste de fases resuelven el problema de falta de contraste mediante sus sistemas de iluminación.

1.      Preparaciones fijas. Para eliminar los movimientos que dificultan la observación en las preparaciones en fresco, Koch ideo fijar los especímenes, secándolos sobre el porta objetos mediante calentamiento moderado; pero persistía el problema de escaso contraste, asi que intento las técnicas de coloración utilizadas por los histólogos de la época, principalmente Weigart quien había logrado detectar bacterias en preparaciones histológicas, tiñendo con violeta l de metileno.  

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Tinciones

El microscopio de campo claro es más útil para la observación de especímenes teñidos. Los colorantes son compuestos químicos utilizados para aumentar el contraste. Existen algunos, llamados colorantes vitales, que pueden añadirse directamente a una preparación en fresco; por tanto, colorean células vivas. No obstante, la mayoría de los colorantes son solamente efectivos después de que los microorganismos hayan sido fijados, es decir, se encuentren muertos y adheridos al portaobjetos. Para la fijación por calor, se realiza una fina extensión de una gota de muestra líquida sobre un portaobjetos y se deja secar al aire; a continuación, se pasa la preparación de Forma rápida sobre la llama de un mechero. El calor de la llama mata las células microbianas por desnaturalización de sus proteínas. Las proteínas coaguladas unen las células al porta. Cuando se desea fijar especímenes delicados se utiliza la fijación química, va que es menos lesiva que el calor. Para ello se añade una gota del fijador, por ejemplo, ácido ósmico, formaldehído, o glutaraldehído, sobre la muestra líquida con los microorganismos.

Algunos colorantes precipitan y se disuelven en componentes celulares, como el negro de Sudan que es liposoluble y permite distinguir los glóbulos de grasa.

La fijación posee algunos inconvenientes. Por ejemplo, a menudo distorsiona la apariencia real de las células, lo cual dificulta la identificación; además, no permite la observación del movimiento de los microorganismos. Después de la fijación, se añade el colorante, que debe permanecer el tiempo suficiente en contacto con el espécimen, para que pueda ser absorbido. A continuación, se retira el exceso de colorante, normalmente lavando con agua.

Tipos de colorantes Casi todos los colorantes son sales, compuestos formados por iones cargados. Los colorantes básicos son aquellos en los cuales el agente que tiñe es el ion cargado positivamente, mientras que en los ácidos, el colorante es el ion cargado negativamente. Los colorantes más utilizados son los de tipo básico, va que la mayor parte de las células microbianas Poseen cargas débilmente negativas en su superficie, lo cual facilita su unión. Entre los colorantes básicos más comunes se encuentran la safranina, la fucsina básica, el cristal violeta y el azul de metileno. Los colorantes ácidos se unen a las partes de las células cargadas positivamente. Se utilizan para teñir tejidos animales infectados con microorganismos. Entre los más frecuentes están la eosina, la fucsina ácida y el rojo Congo.

La aplicación de diferentes colorantes según sus propiedades y las combinaciones de colorantes, mordentes y decolorantes, han permitido desarrollar tinciones que puedan agruparse en;

Tinciones simples

Tinciones  diferenciales

Tinciones selectivas.

Las Tinciones simples: consisten en aplicar un solo colorante a ala preparación para observar la morfología de los microorganismos. Se usan principalmente colorantes básicos como el azul de metileno, cristal violeta o safranina

Las Tinciones diferenciales: consisten  en aplicar una combinación de colorantes, mordentes y decolorantes que permitan poner de manifiesto alguna diferencia importante en la composición de los microorganismos. De este modo, se pueden distinguir microorganismos que aun cuando tengan igual morfología, presenten diferencias en su composición química. Las dos tinciones diferenciales  mas importantes que se aplican a la bacteriología son:

Gram

Ziehl-Neslsen

Las Tinciones selectivas: Son aquellas que permiten observar un organelo celular determinado, pr que el colorante se combina selectivamente con el; en algunos casos, se requieren mordentes, agentes acidificantes o precipitantes para lograr la combinación especifioca colorante-organelo; también suelen usarse colorantes de contraste, para distinguir el resto de la celula. Las tinciones selectivas mas importantes son :

Tinción de endoesporas

Tinción de flagelos

Tinción de núcleo

Tinción de capsula

 


Cultivo de microorganismos

            Por su tamaño minúsculo, los microorganismos no pueen estudiarse como individuos, si no que es necesario manejarlos como poblaciones. Para ello es necesario cultivarlos, es decir favorecer su crecimiento in vitro en ambientes especiales que proporcionan las condiciones semejantes a las de sus hábitats naturales.  Proporcionando los nutrientes necesarios para su crecimiento y multiplicación y eliminando a todos aquellos que interfieren en el estudio del microorganismo de interés.
            Gran parte de los estudios en microbiología dependen de la capacidad de cultivar y mantener microorganismos en un laboratorio, y esto es solo posible si se dispone de los medios de cultivo adecuados.

Cualquier ser vivo necesita tomar del ambiente una serie de compuestos que se emplean como fuente de energía, y para sintetizar los constituyentes celulares. Estos compuestos son los nutrientes.

Los nutrientes deben contener agua, C, N, S, P, Ca, K, Na, Mg, Mo, Cu y Zn

Medios de cultivo.

            Todas las formas de vida, desde los microorganismos hasta los seres humanos, toman del ambiente las sustancias que requieren para sintetizar su material celular, generar energía y efectuar un buen funcionamiento. Estas sustancias se denominan nutrientes. Los microorganismos son extraordinariamente diversos en cuanto a sus propiedades fisiológicas específicas y por consiguiente, en cuanto a sus requerimientos nutricionales específicos.

            De este modo, en los laboratorios se han diseñado múltiples medios de cultivo (mezclas de agua y sustancias orgánicas y/o inorgánicas) que contienen todos los nutrientes necesarios en cantidades apropiadas a los requerimentos específicos de aquellos microorganismos que se desean propagar y cultivar.

 

Los medios de cultivo pueden variar en su composición, no solo en función del grupo microbiano para el cual se utilizan, si no también por su complejidad química, su estado físico y por su aplicación.

 

Por su estado fisoco los medios de cultivo pueden clasificare en:

 

MEDIOS LÍQUIDOS. Se preparan todos los constituyentes en una disolución acuosa (agua destilada). Una vez disueltos, se reparten en matraces o tubos de ensayo que tapamos y esterilizamos con calor.

MEDIOS SÓLIDOS. Hacemos lo mismo que para los medios líquidos, pero, al disolver en agua destilada, añadimos de 15 a 20 g/l de agar. Lo esterilizamos y lo depositamos en placas petri cuando está a unos 60º. Cuando alcance los 50º, ya será sólido.

MEDIOS SEMISÓLIDOS. Su apariencia es de gel. Sólo llevan 5 g/l de agar.

 

En función de su composición, distinguimos dos grupos de medios de cultivo:

 

Medios sintéticos o definidos: Son aquellos que contienen cantidades precisas de sustancias orgánicase inorgánicas puras disueltas en agua destilada.

·

Medios complejos o indefinidos: Contienen sustancias altamente nutritivas, pero de composiciónindefinida. Suelen llevar sustancias como extractos de carne, peptona, extractos de levadura, bovril...

 

La ventaja de este medio de cultivo es que contiene muchos factores de crecimiento, por lo que podemos cultivar en él gran número de microorganismos. El inconveniente es que no conocemos lo que el microorganismo está consumiendo. Ejemplos:

·

Caldo nutritivo: extracto de carne + peptona + agua

Agar nutritivo: extracto de carne + peptona + agua + agar.

 

CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIOS DE CULTIVO

MEDIOS ENRIQUECIDOS. Algunos microorganismos no son capaces de desarrollarse en medios de cultivo normales. Para cultivarlos necesitamos añadir sustancias altamente nutritivas como sangre, suero, extractos de tejidos animales... Estos medios son los medios enriquecidos, y los microorganismos que crecen en ellos son microorganismos exigentes o fastidiosos. Ejemplo: agar−sangre.

MEDIOS SELECTIVOS. Contienen uno o varios compuestos que inhiben el crecimiento de un determinado tipo de microorganismos y no afectan a otros tipos. Ej: El cristal violeta inhibe las gram +. Otra manera es modificar la fuente de carbono; si sustituímos la glucosa por maltosa, seleccionamos aquellos microorganismos capaces de digerirla.

MEDIOS DIFERENCIALES. Contienen distintos compuestos químicos o indicadores sobre los que determinados microorganismos adquiere coloraciones específicas o reaccionan de una manera determinada.

 

Ejemplo: Agar levine tiene colorantes especiales (eosina y azul de metileno) que nos permiten diferenciar a las colonias que viven en el medio. Escherichia coli forma colonias de color verde claro, mientras que enterobacter forma colonias de color rosa salmón.

 

MEDIOS SELECTIVOS Y DIFERENCIALES

Ejemplo: Agar Mclonkey tiene cristal violeta y sales biliares. Es un medio específico para enterobacterias.

Cristal violeta inhibe a las gram +. Las sales biliares hace que sólo se desarrollen las gram − que puedan tolerar estas sales; las enterobacterias. El indicador es el rojo neutro, que es rojo a pH ácido e incoloro a pH básico. Como fuente de carbono se utilizan peptona y lactosa.

Se usa para detectar E. Coli y Salmonella. E. Coli es tolerante a la lactosa. Al digerirla, libera ácidos, por lo que se crea un medio ácido y el indicador se pone rojo. Salmonella no tolera la lactosa, por lo que no formará ácidos y formará colonias incoloras.

CULTIVOS PUROS: MEDIOS DE OBTENCIÓN

Los microorganismos en estado natural crecen de forma heterogénea o mixta. Cuando queremos estudiar un microorganismo dado, debemos aislarlo.

 

Un cultivo puro es aquel que contiene un solo tipo de microorganismo. El modo de obtener estos cultivos consiste en obtener colonias aisladas, que provienen de una sola célula (son clones). Hay diferentes métodos para obtenerlas:

 

Métodos para determinar crecimiento

La célula bacteriana es esencialmente una maquinaria de síntesis capaz de duplicarse a sí misma. El proceso de síntesis para el crecimiento bacteriano involucra unas 2000 reacciones químicas de una amplia variedad. Una vez sintetizados los polímeros, el crecimiento continúa con el ensamblaje y formación de nuevas estructuras celulares que finalizan con la división en dos células hijas. En un medio apropiado física y nutricionalmente, un cultivo se reproduce continuamente como células vegetativas, los nutrientes absorbidos y metabolizados permiten crecer al microorganismo.

a) Crecimiento. Es definido como un incremento ordenado de todos los constituyentes y estructura celular. En muchos microorganismos, este incremento continúa hasta que la célula se divide en dos nuevas células: Fisión binaria
El crecimiento microbiano conlleva usualmente a un incremento en el número de células. Es importante distinguir entre el crecimiento individual de células y el crecimiento de poblaciones de células:

b) Crecimiento individual. Es el incremento en el tamaño y peso y es usualmente un preludio a la división celular

c)  Crecimiento poblacional. Es el incremento en el número de células como una consecuencia del crecimiento y división celular

d) Tasa de crecimiento. Es el cambio del número de células o masa por unidad de tiempo

e) Generación. Intervalo para la formación de dos células provenientes de una.

f) Tiempo de generación. Tiempo que tarda una población en duplicarse. Se puede definir también como la cantidad de tiempo requerida para completar un ciclo de división.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO

Factores externos

Condiciones ambientales o culturales: pH, T°, Aw, O2, CO2
Condiciones nutricionales: Tasa C/N 10:1, 12:1

Factores internos

Capacidad metabólica

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CICLO DEL CRECIMIENTO POBLACIONAL

Si analizamos el crecimiento microbiano en el tiempo, éste describe una típica curva de crecimiento que puede ser dividida en fases distinguibles. La curva de crecimiento puede dividirse en diversas fases: fase lag, fase exponencial, fase estacionaria y fase de muerte.

Fase lag o de retraso

Cuando una población microbiana es inoculada en medio fresco, el crecimiento generalmente no principia de inmediato sino después de un cierto tiempo, llamado fase lag que puede ser breve o largo, dependiendo de las condiciones. Si un cultivo que crece exponencialmente es inoculado al mismo medio bajo las mismas condiciones de crecimiento no se observa la fase lag y el crecimiento exponencial continúa a la misma velocidad. Sin embargo, si el inóculo se toma de un cultivo viejo (fase estacionaria) y se inocula en el mismo medio, generalmente se presenta la fase lag, aún cuando las células del inóculo estén vivas. Esto se debe a que las células generalmente agotan diferentes coenzimas esenciales u otros constituyentes celulares y se requiere de cierto tiempo para su resíntesis. Un retraso también se presenta cuando el inóculo está formado por células dañadas (pero, no muertas) por tratamientos con calor, radiación o sustancias químicas, debido al tiempo necesario para que las células puedan reparar dicho daño. También se observa cuando una población se transfiere de un medio de cultivo rico a uno pobre. Esto sucede debido a que para que continúe el crecimiento en un medio de cultivo en particular, es necesario que las células tengan un complemento íntegro de enzimas para la síntesis de los metabolitos esenciales que no están presentes en dicho medio.

Cuando se les transfiere a un medio diferente, se requiere cierto tiempo para la síntesis de nuevas enzimas Es una fase de preparación y adaptación al medio, su duración depende del medio de cultivo y el estado fisiológico de las células vivas

 

 

 

 Fase exponencial

Es una consecuencia del hecho de que cada célula se divide para formar dos células, cada una de las cuales también se divide para formar dos células más y así sucesivamente. La mayor parte de los organismos unicelulares crecen exponencialmente. La velocidad de crecimiento exponencial varía mucho de un organismo a otro. Por ejemplo: Salmonella typhi crece muy rápidamente en cultivo, con un tiempo de generación de 20 – 30 ‘, Mycobacterium tuberculosis, crece muy lentamente, con sólo una o dos duplicaciones por día. Las condiciones ambientales, T°, composición del medio de cultivo, afectan a la velocidad de crecimiento exponencial así como las características del microorganismo.

En general, las bacterias crecen con mayor rapidez que los organismos eucariotas y los eucariotas pequeños se desarrollan más aprisa que los grandes Cada célula que se divide en dos. La tasa de crecimiento es exponencial.

 Fase estacionaria

El crecimiento exponencial se detiene, los nutrientes indispensables se agotan, no hay incremento o decremento en el número de células o masa, hay limitación de nutrientes y acumulación de sustancias tóxicas. Los microorganismos son fisiológicamente activos y viables. En un sistema cerrado no se puede llevar a cabo indefinidamente el crecimiento exponencial

 Fase de muerte

Si la incubación continúa después que una población alcanza la fase estacionaria, las células pueden seguir vivas y continuar metabolizando, pero lo más probable es que mueran. Si esto último sucede, la población se encuentra en la fase de muerte. Durante esta fase, el conteo microscópico directo puede permanecer constante pero la viabilidad disminuye lentamente. En algunos casos, la muerte se acompaña por lisis celular, dando lugar a una disminución del conteo de viabilidad.

MEDIDA DEL CRECIMIENTO MICROBIANO

Se mide por cambios sucesivos en el número de células o por el peso de la masa de las células. Existen varios métodos para contar las células o estimar la masa de éstas.

A) Recuento de células

1) Conteo de células al microscopio
Se emplea un dispositivo graduado con 25 cuadrados cuyo volumen y área es conocido. Ej.: Cámara de Petroff-Hausser, cámara de Neubauer, hemocitómetro

Limitaciones: - Es muy tedioso, no es práctico para uun gran número de muestras
- No es muy sensible, se necesitan al menos 106 bact/ml para que sean observadas al microscopio
- No distinguen células vivas de muertas

Una célula viable es definida como aquélla que es capaz de dividirse y formar una colonia en el medio de cultivo. El conteo en placas es el método más utilizado. Pueden ser:

Diseminación en placa (siembra en placa por extensión).-

Se asume que cada colonia surgió de una simple célula, contando el número de colonias uno puede calcular el número de células viables en la muestra.

Método de vaciado en placa.-

 

B) Medida de la masa celular

En muchos estudios es necesario determinar el peso de las células más que el número.

1) Peso seco

Se determina el peso seco o peso húmedo de una alícuota de la población separada por centrifugación. El peso seco es por lo general el 20-25 % del peso húmedo.

2) Turbidimetría

A través de un colorímetro o espectrofotómetro midiendo la turbidez en unidades de absorbancia. Debe prepararse curva estándar para cada organismo estudiado.

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Caracterización y mantenimiento de cultivos puros

 El desarrollo de colonias sobre superficies de agar permite al microbiólogo identificar las bacterias porque las especies forman a menudo colonias con una forma y aspecto característico. Cuando se ha sembrado una población heterogénea de células , es posible a veces identificar la colonia deseada por su aspecto general y utilizarla para obtener un cultivo puro. La estructura de las colonias bacterianas se ha examinado con el microscopio. En la naturaleza, las bacterias y muchos otros microorganismos crecen con frecuencia formando biofilms. Sin embargo , a veces forman discretas colonias.

 

 

  Mantenimiento de cultivos purso

                      ALMACENAMIENTO A TEMPERATURAS BAJAS

                      Ponemos las bacterias con glicerol al 20 − 50% a −70º y podemos mantenerlas así durante años, décadas...


                      LIOFILIZACIÓN

                     Es un método más eficaz. En un vial de liofilización ponemos leche desnatada y las bacterias, lo congelamos, lo llevamos al liofilizador y lo sometemos al proceso de liofilización. La liofilización es una evaporación por condensación. Se basa en el punto triple del agua; podemos pasar de sólido a gas. El agua se evapora y queda un polvillo formado por la leche y las bacterias. Cerramos el bote y podemos almacenar el cultivo durante décadas.

 

COLECCIONES DE CULTIVO

En todos los países hay organizaciones que preparan o almacenan colecciones de cultivos puros o tipo. En España existe la C.E.C.T (Colección española de cultivos tipo), que está en Valencia. La más grande del mundo es la americana, A.T.C.C. (American type cultive collection).

 

Esterilización

Para poder estudiar el comportamiento  de los MO en el laboratorio, el microbiólogo deberá contar, entre otras cosas con material y medios de cultivo estériles.

La esterilización es el proceso mediante el cual se destruyen todas las formas de vida de un objeto, medio o superficie. Esterilizar es un termino absoluto, es decir, que algo esta esteril o no lo esta, pero nunca podrá decirse que esta casi esteril. Para lograr este fin se cuenta con una variedad de métodos y su elección dependerá de la  naturaleza del material que se va a esterilizar.

Métodos de esterilización:

 Esterilización por calor. Las temperaturas elevadas pueden causar diversos danos a la célula, que van desde la inactivación de unas enzimas hasta la desnaturalización de proteínas y, por lo tanto, la muerte del microorganismo. El efecto dependerá de la temperatura y el tiempo de exposición.  Las células en estado vegetativo mueren a los pocos minutos a una temperatura de 65° C, pero las esporas y algunos microorganismos son mas resistentes, por esta razón, si se desea esterilizar un objeto o medio, deberán aplicarse temperaturas mas altas por periodos de tiempo tales que destruyan todo genero de vida. La esterilización por calor puede ser húmedo o seco

Calor húmedo. El calor en forma de vapor saturado a presión, es el agente de esterilización mas usado, ya que cuando el ambiente es húmedo se favorece la penetración del calor en la célula y por consiguiente hay una coagulación de proteínas. Para efectuar este proceso se utiliza un aparato llamado autoclave que consta básicamente de una cámara de doble pared, un termostato, termómetro, manómetro, válvulas para regular la presión, resistencias y llaves de entrada y salida de agua.  El efecto de esterilización se logra a una temperatura de 121°C y una presión de 1.1kg/cm2, aplicadas durante 15 0 20 minutos, esto en función de la carga que tenga el aparato, la temperatura y el tiempo esta en función del material a esterilizar. Para verificar que el lote introducido al autoclave se esterilizo, es necesario el uso de bioindicadores, que se ponen junto con el material a esterilizar y después se comprueba la viabilidad de los microorganismos que están en las ampolletas

 


a)      Calor seco. El calor seco se recomienda siempre que el vapor de agua a presión no sea deseable o posible que entre en contacto directo con el material que se va a esterilizar. Se utiliza para esterilizar cristalería limpia y seca, como pipetas, cajas de petri, aceites, polvos, y algunos instrumentos quirúrgicos. Para que se complete u ciclo de esterilización se necesita exponer por una hora a una temperatura de 180°C. La esterilización por calor seco se fundamenta en que en una atmosfera seca el calor ocasiona la oxidación de los componentes celulares vitales. Para efectuar el manejo correcto de un horno se debentomar en cuenta los siguientes factores. La transferencia del calor a los materiales debe ser buena, el tiempo de precalentamiento, contar el tiempo de esterilización a partir del momento en que el horn alcanzo la temperatura de 180°C, no abrir el horno hasta que el ciclo este completo, que la temperatura haya descendido a +/- 70°C.

La incineración. Es un método de esterilización eficaz, per de aplicación limitada, la llama roja del mechero se emple para esterilizar el asa de siembra, que sirve para transmitir organismos de un lugar a otro.

Esterilización por filtración. Esta se emplea para esterilizar sustancias termolábiles, como sueros, antibióticos, azucares, etc. El material filtrante es de diferente naturaleza y puede ser de asbesto, tierra de diatomeas, porcelana, membranas de ester de celulosa. La eliminación de los microorganismos esta en función de la carga eléctrica y del tamno de los poros del material filtrante.

 

1.      Flujo laminar. Esta técnica permite controlar la contaminación proveniente del aire, mediante dos procesos simultáneos

El paso de aire a través de filtros absolutos y

La regulación de la velocidad del aire filtrad.

Los filtos absolutos corresponden a HEPAVECOFOLW, los que retienen partículas de 0.3 micras en adelante y cuyo diseño obliga a las partículas detenerse en el medio filtrante.

La eficiencia de este tipo de filtos ha sido evaluada electrónicamente, con resultados de 99.97 a 99.99%. las campanas de flujo laminar van a permitir obtener una zona estéril para aplicaciones tales como: preparación de ciertos medio de culto, siembra de microorganismos no patógenos, preparación de muestras con soluciones intravenosas, llenado de frascos o ampolletas con productos estériles como soluciones parenterales y antibióticos.

Esterilización por radiación. Las radiaciones mas comunes que se usan para destruir a los microorganismos son; la luz infrarroja y los rayos gamma. La luz ultravioleta es absorbida por las proteínas celulares, altera el orden de las bases puricas y pirimidicas; como este tipo de radiaciones entran lentamente deben aplicarse directamente y por periodos considerables. Su uso principal es como agete esterilizador de superficies, como mesas y bancos de trabajo, para los aerosoles suspendidos en el aire de las salas de operación y los gabinetes en donde se tomaron muestras microbiológicas.

Esterilización gaseosa. Algunos gases ejercen una poderosa acción letal sobre los microorganismos, ya que destruyen varias enzimas y estructura vitales para la duplicación de microorganismos. Un ejemplo es el oxido de etileno.   

 

Efecto de antibióticos y otros agentes quimioterapeuticos

 

Los quimioterápicos son sustancias con actividad antimicrobiana (microbicida o microbiostática) con toxicidad suficientemente baja como para poder ser administrados a un organismo por la vía adecuada, hasta alcanzar y mantener concentraciones eficaces en los tejidos

Historia

1900-15 Ehrlich concibe la idea de usar compuestos químicos de síntesis como "balas mágicas" selectivas hacia microorganismos, pero inofensivas para las personas o animales superiores. En 1909 descubre que el salvarsán es efectivo contra la sífilis. Acuña el término "quimioterapia".

1932-35 Domagk, siguiendo los pasos de Ehrlich, descubre la acción del rojo de prontosilo (la primera sulfamida) sobre el neumococo y otros estreptococos in vivo.

1940 Woods descubre el mecanismo de acción de las sulfamidas. Estamos en plena "Edad de oro de la Quimioterapia de síntesis".

1929 Fleming descubre la penicilina, el primer antibiótico natural, pero fracasa en su intento de purificarlo. La industria farmacéutica se muestra "indiferente".

1940 Chain y Florey purifican la penicilina.

1944 Waksman, un microbiólogo de suelos, ha iniciado una búsqueda de microorganismos productores de antibióticos. Descubre la estreptomicina. Comienza la época dorada de los antibióticos (quimioterápicos naturales), y la búsqueda racional rinde decenas de nuevos antimicrobianos procedentes de Actinomicetos, otras bacterias y hongos.

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CELULA MICROBIANA..

9 Julio 2009 , Escrito por fergonpacheco

La célula (del latín cellula, diminutivo de cella, hueco) es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares

            Existen fundamentalmente dos clases de células diferentes. Las células procariotas (griego pro, antes, y karyon, nuez, núcleo; organismo con un núcleo primordial) tienen una morfología mas sencilla que las eucariotas y carecen de un núcleo delimitado por una membrana. Todas las bacterias son procariotas. Por el contrario las células eucariotas (griego eu, verdadero, y kayron, nuez, núcleo) poseen un núcleo rodeado por una membrana; son mas complejas y generalmente mayores que las procariotas. Las algas, hongos, protozoos, las plantas superiores y los animales tienen células eucariotas.

 

Células procariotas.

 

Tamaño, forma y agrupamiento.

            La mayoría de las bacterias conocidas presentan forma de coco o de bacilo. Los cocos son células casi esféricas. Pueden existir como células individuales, pero se asocian también en agrupaciones características que son útiles para identificar a las bacterias.

La otra forma común bacteriana es el bastoncillo, denominado bacilo. Bacillus megaterium es el ejemplo clásico de una bacteria con forma de bastoncillo. Los bacilos varían considerablemente en la proporción entre longitud y diámetro, siendo los cocobacilos tan cortos y anchos que parecen cocos.

Muchas bacterias poseen una forma semejante a bacilos largos retorcidos como espirales o hélices; se deniminan espirilos si son rigidos, y espiroquetas cuando son flexibles.

Finalmente, algunas bacterias pueden presentar formas variables; se denomina pleomorficas .

En conjunto, el grupo bacteriano también varia en tamaño como en forma. Las mas pequeñas (Genero Mycoplasma) tienen aproximadamente 0.3µm de diámetro, casi el tamono de los virus mas grandes (poxvirus). Las nanobacterias o ultramicrobacterias tienen un diámetro aproximado de entre 0.2µm y menos 0.05µm. Escherichia coli, bacilo de tamaño medio, mide 1.1-1.5µm de ancho y 2.0-6.0µm de largo. Algunas bacterias son bastante grandes; la cianobacteria Oscillatoria tiene un diámetro de casi 7µm (el mismo que un eritrocito), y algunas espiroquetas pueden alcanzar un diámetro de 500µm.

Estructuras celulares

            Las células procariotas contienen numerosas estructuras. Además, existen diferencias significativas entre cada genero y pared celular de las células Gram negativas y Gram positivas. Sin embargo, a pesar de estas variaciones, se puede considerar que las células procariotas son constantes en su estructura fundamental y en la presencia de ciertos componentes fundamentales.

 

Membrana de la célula procariota

            Las membranas son componentes imprescindibles para todos los organismos vivos. La células procariotas están limitadas por una pared celular químicamente compleja. Separada de esta por un espacio periplasmico, se sitúa la membrana plasmática. La célula procariota no contiene orgánulos internos rodeados por membranas internas rodeados por membrana, su interior parece morfológicamente muy simpe. 

            Las células deben interactuar recíprocamente con su ambiente de forma selectiva, tanto si se trata del medio interno de un organismo multicelular como de un medio externo , menos protegido y mas variable. Las células no deben ser solo capaces de tomar nutrientes y eliminar residuos, si no también de mantener su interior en u estado constante, muy organizado frente a cambios externos.

            La Membrana plasmática rodea el citoplasma de las células procariotas y eucariotas. Esta membrana es el punto clave de contacto con el entorno celular y, por ello, es responsable de gran parte de su relación con el mundo exterior. La membrana plasmática contiene tanto proteínas como lípidos aunque las proteínas exactas de unas y otras varían ampliamente. Las membranas plasmáticas presentan una proporción más alta de proteínas que las eucariotas, probablemente debido a las numerosas funciones realizan. La mayoría de los lípidos asociados a membranas son estructuralmente asimétricos, con extremos polares hidrofílicos y no polares hidrofóbicos. Esta propiedad de los lípidos les confiere la capacidad de formar membranas en bicapa. Muchos de estos lípidos anfipáticos son fosfolipidos.  Las membranas bacterianas se diferencian normalmente de las eucariotas en que carecen de esteroles, como el colesterol. Sin embargo, muchas membranas bacterianas contienen moléculas pentaciclicas, tipo esteroles, denominados hopanoides.

            Por lo tanto la membrana plasmática sirve como barrera selectiva, frontera mecánica de la célula, transporte de nutrientes y residuos, localización de muchos procesos metabólicos, detección de señales ambientales quimiotacticas.  

 

La Pared celular. En los procariotas es una estructura rígida que envuelve la membrana citoplasmática, responsable de la forma de la célula y de su protección contra la lisis osmótica.

Bacterias Gram-positivas: la pared celular de esas bacterias está compuesta de muchas capas de una macromolécula denominada peptidoglicano (disacáridos ligados a polipéptidos) y ácidos teicóicos (constituídos por alcohol y fosfato).
Bacterias Gram-negativas: la pared celular está representada por una fina capa de peptidoglicano situada en medio de dos capas lipoprotéicas. La capa externa además de lipoproteínas, tiene lipopolisacáridos y fosfolípidos.
Los procariotas pueden presentar estructuras externas en la parede celular. Las células bacterianas pueden contener: glicocálix, un polímero gelatinoso compuesto por polisacáridos y/o polipéptidos (cápsula); flagelo, un largo filamento responsable de la movilidad celular; filamentos axiales (endoflagelo); fímbrias, que son filamentos menores y más finos que los flagelos, cuya principal función es la adherencia; y pili, más largos que las fímbrias y en número de uno o dos.

La matriz citoplasmática es la sustancia situada entre la membrana plasmática y el nucleoide, esta compuesta principalmente por agua (casi el 70% es agua). La de células procariotas, a diferencia de la de eucariotas, carece de orgánulos limitados por una membrana unitaria. A menudo esta compactada con ribosomas y se encuentra muy organizada.

            Cuerpos de inclusión, granulos de material organico, visible a menudo con el microscopio de luz, se encuentran en la matriz citoplasmática. Estos cuerpos normalmente se utilizan como reserva energética y también pueden reducir la presión osmótica mediante la agrgacion de moléculas en forma de partículas.

 

            Los ribosomas, se encuentran en la matriz pero también pueden encontrarse adheridos débilmente a la membrana plasmática. Son muy complejos, compuestos por proteínas y ácido ribonucleico. Los ribosomas sintetizan proteínas destinadas a permanecer dentro de la celula, mientras que los ribosomas de la membrana plasmática elaboran proteínas que son transportadas al exterior.

            El nucleoide. El cromosoma procariotico, casi siempre constituido por un único circulo de doble cadena de DNA, esta irregularmente distribuido en esta zona amplia denominada nucleoide.

            Vacuola de gas. Hincha la célula para flotar en un medio acuoso.

            Espacio periplásmico. Contiene enzimas hidroliticas y proteínas de unión para la captura y transporte de nutrientes.

 

Células eucariotas  

            Las algas, los hongos y los protozoos son microorganismos eucariotas. Estos microorganismos son amenudeo muy complejos, interesantes por si mismos y miembros importantes del ecosistema.

            La diferencia más obvia entre las células procariotas y eucariotas radica en el uso de las membranas.

 

Estructuras celulares eucariotas

            Membrana plasmática. Limite mecánico de la célula, barrera selectivamente permeable, con sistemas de transporte, mediadora de reacciones entre células, adhesión a superficies y secreción.

            Matriz citoplasmática. Entorno para otros orgánulos, localización de muchos procesos metabólicos.

            Microfilamentos, filamentos intermedios y microtubulos. Estructura y movimiento celular, formando el citoesqueleto.

            Retículo endoplasmico. Transporte de materiales, síntesis de proteínas y lípidos.

            Ribosomas. Síntesis de proteínas. Puede estar asociado al retículo endoplasmico rugoso o libre. Algunas proteínas sintetizadas por los ribosomas libres se insertan en orgánulos como el núcleo, mitocondrias, y el cloroplasto.

            Aparato de Golgi. Selección de materiales con diversos fines, formación de lisosomas, compuesto por cisternas aplanadas y apiladas, parecidas a sacos.

            Lisosomas. Digestión intracelular, este orgánulos es sintetizado por el aparato de golgi y el retículo endoplasmico, están cubiertos por una membrana, contienen enximas capaces de digerir todo tipo de macromoléculas.

Mitocondrias. Producción de energía a través del ciclo de los acidos tricarboxilicos, transporte de electrones, fosforilacion exudativa y otras vías.

Cloroplastos. Fotosíntesis, captación de energía lumínica y captación de hidratos de carbono a partir de CO2 y agua.

Núcleo. Reposición de la información genética, centro de control celular.

Nucleolo. Síntesis de RNA ribosomal, formación de los ribosomas

Pared celular y película. Confieren fuerza y forma a la célula.

Cilios y flagelos. Dan movimiento a la célula

Vacuola. Almacen temporal, digestión (vacuolas digestivas), balance de agua (vacuolas contráctiles)

 

Genética microbiana

 

Genética.- Disciplina que estudia los mecanismos por los cuales los caracteres pasan de un organismo a otro Importancia.- La genética microbiana es importante por diversas razones:

  • El gen es la base del funcionamiento celular y la investigación básica en la genética microbiana
  • Los microorganismos son sistemas relativamente simples para estudiar los fenómenos genéticos y en consecuencia son empleados como herramienta en los intentos de descifrar los mecanismos genéticos
  • Los microorganismos se emplean para aislar y duplicar genes específicos provenientes de otros organismos con técnicas llamadas clonamiento celular
  • Los microorganismos producen muchas sustancias de valor industrial como antibióticos y las manipulaciones genéticas pueden emplearse para aumentar los rendimientos y mejorar los procesos de fabricación
  • Muchas enfermedades son producidas por microorganismos y los caracteres genéticos se encuentran detrás de estas funciones perjudiciales. Comprendiendo la genética de los microorganismos que producen enfermedad, se puede controlar más fácilmente su proliferación en el cuerpo y evitarla.

Los virus, aunque son agentes causantes de enfermedad, pueden considerarse como elementos genéticos

Estructura de los genes en procariotas y eucariotas

  • El genoma bacteriano consta de una sola molécula circular de DNA cerrada covalentemente distribuida en el interior de la célula
  • El genoma eucariótico consta de varios segmentos lineales de DNA que se encuentra en cromosomas individuales en el núcleo celular. Cada cromosoma eucariótico consta de una sola molécula de DNA unidas a proteínas llamadas histonas
  • En contraste a los procariotas, la transcripción y traducción están separados en los eucariotas, la transcripción se realiza en el núcleo y las moléculas de RNA se trasladan al citoplasma para la traducción
  • Los genes de los eucariotas se encuentran con frecuencia fragmentados, regiones no codificantes parciales separan las regiones de codificación

exones.-

región de codificación

intrones.-

regiones no codificantes

Tanto los intrones como los exones se transcriben en RNA y el RNAm funcional se forma más tarde por eliminación enzimática de las regiones no codificantes.

Un elemento genético es una partícula o estructura que contiene material genético. Se han identificado diferentes tipos de elementos genéticos y aunque el principal de ellos es el cromosoma, también se han encontrado otros que tienen funciones muy importantes en el desempeño del gen tanto en los procariotas como eucariotas.
Las dos propiedades más importantes de los elementos genéticos son:

  1. Su capacidad de autorreplicación
  2. Sus propiedades codificadoras genéticas


Cromosoma.- La organización cromosómica de los eucariotas implica una característica que no se encuentra en los procariotas: genes partidos

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Celula microbiana

9 Julio 2009 , Escrito por fergonpacheco

Elementos genéticos no cromosómicos

Se han reconocido diversos elementos genéticos que no son parte del cromosoma

Virus.- Elemento genético ya sea de DNA o RNA que controlan su propia replicación y transferencia de una célula a otra.

Plásmidos.- Pequeñas moléculas circulares de DNA que están presentes y se replican por separado de los cromosomas. Los plásmidos difieren de los virus:

  1. No causan daños celulares (generalmente son benéficos)
  2. Los virus tienen formas extracelulares, los plásmidos no.

Aunque los plásmidos han sido reconocidos en algunos eucariotas, se han encontrado en la mayor parte en procariotas. Algunos plásmidos son vectores genéticos excelentes.

Mitocondrias y cloroplastos.- Elementos genéticos no cromosómicos que se encuentran en los eucariotas

Ubicación de los microorganismos en el mundo de los seres vivos.

            La primer descripción de los organismos como plantas o animales era claramente demasiado simple, y durante muchos anos los biólogos clasificaron los organismos en cinco reinos. Monera, Protista, Fungi, Animalia, y plantae.

Los microbiólogos estudian principalmente los miembros de los tres primeros reinos. Aunque los virus no están incluidos en ninguno de estos reynos.

 

Tradicionalmente el reino Monera se clasificaba durante el siglo XX hasta los años 1970s en dos grandes grupos o divisiones: Bacterias y algas azul-verdosas (Cyanobacterias). A su vez las bacterias se subclasificaban en base a su morfología, tal como lo hacían las clasificaciones del siglo XIX. Un avance importante en clasificación procariota significaron las del Manual de Bergey de 1978 y 1984 atribuídas sobretodo a R.G.E. Murray, las cuales se basaron principalmente en la estructura de pared y membranas celulares, procurando además evitar nombres en latín en donde se sabía a conciencia que era imposible determinar las verdaderas relaciones filogenéticas; o la clasificación de Margulis y Schwartz de 1982 basada en metabolismo y bioquímica bacteriana. Pero la verdadera revolución vino del descubrimiento del análisis del ARN ribosomal 16S y 5S desarrollado por C. Woese, el cual fue el más grande avance en taxonomía procariota desde el descubrimiento de la tinción de Gram en 1884 y permitió al fin integrar en forma real el análisis filogenético a la microbiología, el cual era aplicable casi exclusivamente a plantas y animales.

A continuación una síntesis del reino Monera o Procaryotae de inicios de los 1980s:

Methanocreatrices

Bacterias halófilas

Termoacidófilas

Clase Scotobacteria (bacterias quimiótrofas)

Spirochaetes

Thiopneutes (sulfato reductoras)

Bacterias aerobias fijadoras de nitrógeno

Pseudomonads

Omnibacteria

Bacterias quimioautótrofas

Myxobacteria

Rickettsias

Chlamydias

Clase Anoxyphotobacteria (fotótrofas anoxigénicas)

Bacteria púrpura

Bacteria verde del azufre

Bacteria verde no del azufre

Clase Oxyphotobacteria (fotótrofas oxigénicas)

Cyanobacteria

Chloroxybacteria

Bacterias fermentadoras

Aeroendospora (aerobios o anaerobios)

Micrococci

Actinomycetes

Los protistas están representados por muchas líneas evolutivas cuyos límites son difíciles de definir. La mayoría de estos organismos son unicelulares y microscópicos, aunque también los hay que forman colonias, como los foraminíferos. Esta organización, ya más compleja, está más cerca de los organismos pluricelulares superiores e indica que éstos evolucionaron a partir de ancestros protistas (véase Clasificación).

Los protistas pueden considerarse un reino intermedio, y agrupan desde los organismos unicelulares eucariotas y las colonias simples, hasta algunas algas superiores y grupos de transición (de clasificación dudosa). Estos últimos son pluricelulares, pero carecen de la organización compleja en tejidos, típica de las plantas, animales y hongos superiores. Aún así, dentro de los grupos de transición hay formas que comparten las mismas características que las plantas, como las algas pardas, verdes y rojas; otras que están más cerca de los animales, como los mesozoos, placozoos y esponjas, y las que son semejantes a los hongos, como los mohos plasmodiales del fango y los quitridiales.

Los límites del reino Protista no están establecidos de forma definitiva. Los grupos de protistas se diferencian entre sí en la forma de alimentarse. Algunos se parecen a las plantas porque son capaces de realizar la fotosíntesis; otros ingieren el alimento como los animales y otros absorben nutrientes, como los hongos. Esta diversidad tan amplia hace difícil la descripción de un protista típico. Quizá, el miembro más representativo del reino sea un flagelado, organismo unicelular con uno o más flagelos complejos (para distinguirlos de los flagelos simples de las bacterias) y en algunas ocasiones con uno o más cloroplastos.

Clasificación

Podemos considerar tres grupos principales de protistas:

ü    Los protistas semejantes a planta o algas.

ü    Los protistas semejantes a animales o protozoarios.

ü    Los mohos mucilaginosos.

Los protistas semejantes a plantas incluyen a: las diatomeas (división Chrysophyta); los dinoflagelados (división Pyrrophyta); y los euglenofitos (división Euglenophyta). Los semejantes a animales, llamados protozoos, que abarcan a flagelados (filo Zoomastigina); ameboides (filo Sarcodina); ciliados y suctorios (filo Ciliophora), y los parásitos productores de esporas (filo Esporozoa). Por último, los que son parecidos a los hongos, como hifoquitridios (filo o división Hyphochytridiomycota) y plasmodióforos (filo o división Plasmodiophoromycota). Los mohos plasmodiales del fango son un filo discutido y aquí se les considerará pertenecientes al reino Protista, dado que tienen características comunes con hongos y protozoos.

Las euglenófitas representan un pequeño grupo de algas unicelulares que habitan en su mayoría en agua dulce. Contienen clorofila a y b y almacenan carbohidratos en una sustancia amilácea inusual, el paramilo. Las células carecen de pared, pero tienen una serie de franjas proteicas flexibles. No se les conoce ciclo sexual.

Las pirrófitas son unos biflagelados unicelulares, muchos de ellos marinos. Esta división comprende los dinoflagelados.

Las crisófitas, diatomeas y algas pardas doradas, son componentes importantes del fitoplancton dulciacuícola y marino. Son unicelulares. Las diatomeas se caracterizan por tener unas finas valvas dobles de sílice. Suelen reproducirse asexualmente.

Los mohos mucilaginosos son unos organismos ameboides heterotróficos que se reproducen mediante la formación de esporas.

Los protozoarios habrían evolucionado a partir de antepasados fotosintéticos flagelados. Entre los protozoarios figuran algunas de las células más complejas y más grandes que se conocen. Los protozoos no tienen estructuras internas especializadas a modo de órganos, o están muy poco diferenciadas. Dentro de los protozoos se suelen admitir varios grupos, los más importantes son los flagelados del grupo de los Zoomastiginos, con muchas especies que viven como parásitos de plantas y de animales; y los ameboides denominados Sarcodinos que son componentes importantes del plancton.

En el reino fungi no aparecen estructuras flageladas de ningún tipo. Este reino es bastante homogéneo, en cuanto a forma de vida. Podemos encontrar organismos simbióticos, como p.e. los líquenes y las micorrizas. Los simbiontes constan de dos individuos muy distintos, pero muy relacionados y asociados.

Los hongos tienen estructuras vegetativas mucho más organizadas e independientes de la vida acuática. Su cuerpo vegetativo consta de estructuras vegetativas más ramificadas, son las hifas, el micelio se puede organizar de manera interna o externa en los huéspedes.

Los hongos tienen mucha importancia en el reciclado de materia orgánica (p.e. los hongos saprófitos de la hojarasca). Domina la quitina en las paredes celulares, y como de costumbre son capaces de eliminar potentes enzimas para degradar toda la materia orgánica, biodegradable que se presenta para, a continuación absorber el resultado.

Los micelios son muy desarrollados, la seta es una pequeña porción del hongo en sí. El micelio no puede soportar la deshidratación y tienen que estar protegido en el interior de algo, de manera que únicamente su parte reproductora sale al exterior. La mayoría de los hongos son pluricelulares y plurinucleados, e incluso pseudoparenquimáticos. Las hifas laterales, aunque se suelden no se relacionan. El reino fungi carece de flagelos.

Organización y estructura.

El reino fungi se puede subdividir en dos grupos, de acuerdo a la estructura de los micelios. En los más sencillos hay pocos tabiques y se presentan multitud de núcleos, en otros hay presencia de tabiques que contienen uno o dos núcleos complementarios. Estos dos grupos son los Zygomycota y los Dicariomycota. La división zygomycota comprende la subdivisión Zygomycotina, mientras que la división diacariomycota comprende las subdivisiones Ascomycotina y Basidiomycotina. Se incluye una cuarta subdivisión de la que no se conoce su reproducción sexual, la división Deuteromycotina.

La subdivisión ascomycotina comprende las clases de Ascomycetes y Saccharomycetes. Los ascomycetes presentan una gran organización, con estructuras reproductoras muy patentes. Los saccharomycetes han reducido su organización para adaptarse a la vida en medio líquido.

La subdivisión basidiomycotina comprende las clases de Holobasidiomycetes, Fragmobasidiomycetes y Teliomycetes. Los holobasidiomycetes presentan estructuras reproductoras muy grandes y basidios unicelulares. Los fragmobasidiomycetes presentan los basidios tabicados. Los teliomycetes no presentan estructuras reproductoras sexuales, las esporas de origen sexual se organizan a partir de esporas de resistencia y no a partir de cuerpos fructíferos.

Los representantes de la subdivisión zygomycotina presentan talos sifonados y únicamente en sus estructuras reproductoras es cuando aparecen los tabiques.
La gran cantidad de esporas que aparecen en los hongos indica que se reproducen asexualmente y con facilidad, sólo cuando las condiciones lo exijan puede aparecer la reproducción sexual. Un deutromycete nunca presenta la reproducción sexual ya que sus condiciones de vida son muy buenas y no necesita de ésta. Algunos deuteromycetes tienen esporas muy características. Las esporas se organizan en estructuras asexuales, que tienen terminaciones especiales y que se ramifican. Los extremos de estas estructuras se van fragmentando.

Un picnidio es una estructura, con forma de urna, que presenta un pequeño poro que actúa a modo de chimenea, en el interior del picnidio se organizan multitud de esporas sexuales que reciben el nombre de conidiosporas que si provienen de picnidios se denominan picnidiosporas. Los picnidios pueden ser internos o externos al huésped. El picnidio en sí tiene una cubierta que protege el interior y las esporas salen al exterior a través de la chimenea cuando sopla el viento.
Otra estructura es el acérvulo, se da en hongos parásitos, de manera que la protección de las esporas la da la epidermis del huésped. El micelio se fragmenta dando lugar a muchas conidiosporas que acaban rompiendo la epidermis del huésped. Esta estructura no es tan elaborada como el picnidio.

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