Tema 1(a): Introducción histórica a la Microbiologóa

1. Tema 1(a): Introducción histórica a la Microbiologóa Concepto de Microbiología. Historia (I). Desde la antigüedad hasta los primeros microscopistas

2. 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

3. Fases en la historia de la Microbiología • 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)

4. 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)

5. 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)

6. Leeuwenhoek y su microscopio simple

7. Microscopio simple de Leeuwenhoek

8. Primeros dibujos de bacterias (Leeuwenhoek, 1683)

9. Microscopio compuesto de Robert Hooke

10. Tema 1(b): Introducción histórica a la Microbiologóa Historia (II). Las grandes controversias del siglo XIX y su resolución

11. 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)

12. 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

16. Louis Pasteur

17. 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

18. 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)

19. 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) • Lentes acromáticas mejoradas • Iluminación inferior con condensador • Objetivo de inmersión (1878) • Koch colabora con industria química BASF: • 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)

20. Avances en microscopios debidos a Koch y sus colaboradores Sección del objetivo de inmersión Iluminación inferior y condensador

21. 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

22. 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

23. 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

24. Postulados de Koch

25. La escuela de Koch aísla numerosos agentes patógenos • Cólera (1883) • Difteria (1884) • Tétanos (1885) • Neumonía (1886) • Meningitis (1887) • Peste (1894) • Sífilis (1905) Robert Koch

26. 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

27. 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

28. Tema 1(c): Introducción histórica a la Microbiología • Historia (III). Auge de la Microbiología general. Objeto de estudio. Procariotas y eucariotas

29. 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

30. Auge de la microbiología general: bacterias fijadoras de nitrógeno • Winogradsky: • Primer aislamiento de bacteria fijadora de nitrógeno (Clostridium pasteurianum) • Explica el ciclo del N en la biosfera • 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

31. Objeto material de la Microbiología • Procariotas ( Bacteriología) • Entidades subcelulares (ej: virus  Virología) • Protozoos ( Protozoología) • Abarca todos los organismos no visibles a simple vista • Enorme heterogeneidad de los microorganismos • Parte de los hongos ( Micología)

32. Definición de microorganismos • Seres vivos de tamaño microscópico... • Organización biológica sencilla • Acelular (virus) • Celular pero sin diferenciación de tejidos • Unicelulares • Cenocíticos • Coloniales • Pluricelulares

33. Objeto formal de la Microbiología • Básico: • Estructura y función • Fisiología • Genética • Taxonomía • Ecología, etc • Aplicado (relación con intereses humanos) • Todo lo relacionado con micr. patógenos • Efectos beneficiosos: biotecnología microbiana • Técnicas de estudio, manejo y control de los microorganismos