Introducción a la Microbiología

MICROBIOLOGÍA: Es la ciencia que estudia la función, diversidad y evolución de los microorganismos.

• Microbios: Grupo grande y diverso de células y partículas acelulares que viven en grupo o aislados.
• Microorganismos: Agentes acelulares (virus, viroides, priones), bacterias, protozoos y hongos. Son la mayor parte de la biomasa del planeta, aunque solo se conoce el 10% de ellos.

Historia de la Microbiología: Pioneros

• Van Leeuwenhoek: Padre de la Microbiología. Fue el primero en observar microorganismos mediante un microscopio hecho por él mismo. Descubrió los animálculos (protozoos, bacterias).
• 1861 Louis Pasteur: Afirma que la vida no surge de materia no viva (refutación de la generación espontánea).
• 1869 Robert Koch: Establece las etapas experimentales (Postulados de Koch). Acuña los términos microbio/enfermedad.
• 1909 Carlos Chagas: Descubridor de la Tripanosomiasis (enfermedad de Chagas).

Gracias a estos descubrimientos, comienza el estudio de las defensas del hombre: la INMUNOLOGÍA.

Importancia y Aplicaciones de los Microorganismos

Las actividades de los microorganismos tienen gran incidencia en diversos ámbitos de interés como la ecología, la agricultura, la industria y la medicina:

• En la Ecología: Sustentan el estudio de los Ciclos Biogeoquímicos (C, O, N, S).
• En la Industria:
  • La fermentación microbiana ayuda a producir alimentos y combustibles.
  • La biorremediación microbiana: los microorganismos combaten la contaminación de los metales pesados.
  • En la industria farmacéutica: los microorganismos son utilizados en vacunas, vitaminas y hormonas.
  • La biolixiviación microbiana: tiene uso en la minería y en la obtención de minerales mediante microorganismos.
• En la Agricultura:
  • Consecuencias adversas: Patógenos de vegetales (fitopatógenos) infectan cultivos. Enfermedades transmitidas por alimentos (problemas de salud pública).
  • Consecuencias benéficas: Los microorganismos mejoran la calidad del suelo, formando humus y fijando Nitrógeno (N). Tienen un efecto positivo en el rendimiento de cultivos, mejoran la capacidad fotosintética y ayudan en la mantención de la estructura microbiana, degradación o crecimiento del suelo (control biológico).
• En la Medicina:
  • Ayuda a conocer la diversidad de microorganismos patógenos, es decir, las enfermedades del hombre, lo que reduce los niveles de morbilidad y mortalidad.
  • Ayuda en la prevención, en el estudio de la etiología, diagnóstico y en el tratamiento de enfermedades infecciosas.
  • Estudio de bacterias, hongos, parásitos y virus, es decir, en el estudio del efecto patológico en el organismo.

Además, las bacterias son sumamente importantes, pues fijan el Nitrógeno atmosférico, ayudando al desarrollo de las plantas. Son una rica fuente de nutrientes.

Enfermedades Asociadas a Biofilm

El Biofilm es una amenaza para la salud humana, está presente en las enfermedades intrahospitalarias y son resistentes a antibióticos.

El 99% de los seres humanos están en comunidades microbianas y no humanas. Los microbios cumplen funciones para nuestra supervivencia y salud. Las alteraciones en el microbioma (equilibrio en el microbioma) resultan en Enfermedad = Disbiosis.

Clasificación de Microorganismos

1. Procariontes: Bacterias, arqueas, cianobacterias.
2. Eucariontes:
   • Unicelulares (1c): Protozoos, hongos levaduriformes.
   • Pluricelulares (+1c): Hongos filamentosos.
3. Agentes Acelulares: Virus, viroides, priones.

Agentes Acelulares: Virus

Estructura Viral

• Virus sin envoltura: Ácido nucleico con cubierta proteica (cápside).
• Virus con envoltura (envelopado): Nucleocápside y cubierta lipoproteica.

Los virus envelopados poseen una membrana que rodea a la nucleocápside (ADN o ARN); esta envoltura es fundamental en la infección. Posee constituyentes de la membrana plasmática hospedadora, ya que ayudan al virus a invadir y a salir.

Morfología Viral

• Cilíndrica/Helicoidal (ej: TMV)
• Icosaédrica
• Compleja (ej: Bacteriófago)

Genomas Virales

Los virus pueden almacenar su material genético de manera diferente:

• ADN bicatenario (ADNbc)
• ADN monocatenario (ADNmc)
• ARN bicatenario (ARNbc)
• ARN monocatenario (ARNmc)

La mayoría de los virus poseen solo una molécula de ácido nucleico.

• Los virus de las plantas suelen ser ARNmc.
• Los Bacteriófagos suelen ser ADNbc.

Algunos virus pueden usar ambos tipos de ácido nucleico para la replicación, pero solo uno es encontrado en los viriones.

Ciclos Virales y Tipos de Infecciones

Ciclos Líticos y Lisogénicos de un Virus

[Contenido sobre los ciclos lítico y lisogénico]

Tipos de Infecciones Virales

1. Ausencia de infección.
2. Infección asintomática (subclínica).
3. Infección aguda (manifestaciones clínicas): localizada o sistémica.
4. Infección persistente.
5. Infección transformante.

Microorganismos Eucariontes: Protozoos

Características Generales

• Eucariontes de una célula.
• Heterótrofos y anaerobios.
• Diversas formas.
• Vida libre, simbiontes, comensales y parásitos patógenos.
• Ambientes acuáticos/terrestres.
• Forma de resistencia: quistes, esporas, ooquistes.
• Ciclos de vida complejos, a menudo con más de un hospedero.

Multiplicación

• Sexuada (esquizogonia, merogonia, gametogonia, esporogonia).
• Asexuada (fisión binaria).
• Ambas.

Etapas Biológicas

1. Trofozoíto (forma activa): Se alimenta, reproduce, moviliza y es patógena.
2. Quiste (etapa infectante): Resistencia y transmisión.
3. Ooquiste (etapa sexuada): Resultado de la fusión de gametos; no se presenta en todas las especies.

Clasificación por Movimiento

• Ciliados: Binucleados (función: nutrirlos y reproducirlos), vida libre (a veces parásitos), con cilios. Ej: Paramecio, Balantidium coli (patógeno).
• Rizópodos: Movimiento por pseudópodos (prolongaciones citoplasmáticas), parásitos o vida libre, reproducción sexual/asexuada, uninucleado o multinucleado.
• Flagelados: Un núcleo, se desplazan con flagelos (microtúbulos), parásitos o vida libre. Ej: Leishmania sp y Trypanosoma cruzi.
• Esporozoos: Inmóviles si son parásitos internos (dependen del individuo que parasitan). Desplazamiento por contracciones. Reproducción sexual/asexual. Ej: Plasmodium sp (malaria).

Protozoos de Importancia Clínica

Trypanosoma cruzi

• Protozoo flagelado con cinetoplasto (gran mitocondria).
• Se reproduce por fisión binaria.
• Ciclo de vida complejo: dos hospederos, invertebrado (insectos) y vertebrado (mamíferos).
• Agente etiológico de la tripanosomiasis americana o Enfermedad de Chagas.

Estadios en Mamíferos:

1. Tripomastigotes sanguíneos: Forma infectiva no replicativa presente en el hospedero mamífero.
2. Amastigotes: Forma replicativa no infectiva presente en el hospedero mamífero.

Estadios en Invertebrados:

1. Epimastigotes: Forma replicativa no infectiva presente en el hospedero invertebrado.
2. Tripomastigotes metacíclicos: Forma infectiva no replicativa presente en el hospedero invertebrado.

Toxoplasma gondii

• Protozoo intracelular apicomplexo (forma de media luna).
• Ciclo de vida complejo: dos hospederos. Gato (definitivo) donde ocurre la reproducción sexuada, y otros intermediarios donde ocurre la reproducción asexuada.
• Agente etiológico de la Toxoplasmosis.

Estadios Evolutivos:

1. Taquizoito: Invade las células replicándose en el interior. Asociado a la enfermedad congénita.
2. Bradizoito: Quistes en tejidos durante la fase latente de la infección.
3. Ooquiste: Resultado de la reproducción sexual en el intestino delgado.
4. Esporozoito: Se encuentra en los ooquistes, es la forma infectante.

Protozoos en la Cavidad Oral

• Entamoeba gingivalis
• Trichomonas tenax (mayormente asociada a la enfermedad periodontal avanzada).

Ambas producen daños de tipo: gingivitis, periodontitis, pulpitis, estomatitis. Suelen afectar a pacientes inmunodeprimidos con mala higiene oral.

Microorganismos Eucariontes: Hongos

Características Generales

• Uni/Pluricelulares.
• Heterótrofos.
• Reproducción sexuada/asexuada.
• Aeróbicos estrictos (no realizan fotosíntesis).
• Unicelulares: levaduras.
• Filamentosos: mohos.
• Estructuras fructificantes: setas.

Tipos Morfológicos

• Mohos: Filamentosos con micelio. Ej: Penicillium, hongo de la tiña. Presentan entrecruzamiento de hifas (filamentos).
• Levaduras: Unicelulares, realizan fermentación en medios azucarados, producen vino, cerveza, pan.

Características Bioquímicas de los Hongos

1. Heterótrofos: Utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono.
2. Absortivos: Toman nutrientes del medio.
3. No son fotótrofos: No usan luz solar como fuente de energía.
4. Saprófitos: Obtienen nutrientes de la descomposición de materia orgánica.
5. Pueden ser Parásitos o Comensales.

Estructura Fúngica

Pared Celular

Formada por polisacáridos complejos (polipéptidos y quitina). Otorga protección y rigidez, facilita el transporte, y contribuye a la virulencia e inmunogenicidad.

Estructuras Vegetativas

• El Talo de un moho u hongo está compuesto por largos filamentos celulares agrupados, llamados hifas.
• Los mohos contienen tabiques llamados septos, que dividen las hifas en unidades diferenciadas.

Tipos de Hifas:

1. Hifa cenocítica: Sin septos, células largas y continuas, con muchos núcleos.
2. Septada con células uninucleadas.
3. Septada con células multinucleadas.

• Micelio vegetativo: Encargado de la obtención de nutrientes.
• Micelio reproductivo/aéreo: Encargado de la reproducción (a veces con esporas).

Hongos Dimórficos

El dimorfismo ocurre principalmente en especies patógenas. Pueden crecer como moho o levadura:

• A 37°C el hongo es levaduriforme.
• A 25°C es filamentoso.

Hongos Levaduriformes

Unicelulares, uninucleados, no filamentosos, esféricos u ovoides. Presentan polimorfismo: levadura, hifa, pseudohifa.

*CANDIDA ALBICANS: PRINCIPAL HONGO PATÓGENO DE LA BOCA*

Enfermedades Producidas por Hongos

• MICOSIS: Primarias, oportunistas, cutáneas, subcutáneas.
• MICOTOXICOSIS.

Microorganismos Procariontes

Pese a que las Bacterias y las Arqueas son microorganismos procariontes, desde el punto de vista molecular son muy diferentes entre sí, tanto como lo son de los organismos eucariontes.

Arqueas

• Sin esporas (a diferencia de las bacterias).
• Extremófilas: Halófilas, acidófilas, hipertermófilas.
• Pared celular similar a bacterias, pero compuesta por glucoproteínas y no por peptidoglucanos.
• Poseen esteroles.
• Lípidos de membrana diferentes a los de las bacterias.

Principales Características de la Célula Procarionte

• Unicelular, pequeña.
• Posee pared celular y membrana plasmática.
• Nucleoide (región donde se encuentra el material genético).
• Sin carioteca ni organelos membranosos.
• Reproducción por fisión binaria, resultando en una población clonal con células idénticas.
• Posee citoesqueleto procarionte.
• Presenta operones y plásmidos.
• Formas variadas.

Características Bioquímicas y Metabólicas

1. Por fuente de Carbono: Autótrofa (CO2) o Heterótrofa (Compuesto Orgánico).
2. Por recurso de Energía: Química o Solar.

Factores de Crecimiento de las Células Procariontes

1. Oxígeno (O2)
2. Temperatura
3. Concentración de Sal ([Sal])
4. pH