Tema 1.- El món dels microorganismes (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Biomédicas - 1º curso
Asignatura Microbiologia I
Año del apunte 2016
Páginas 9
Fecha de subida 24/03/2016
Descargas 1
Subido por

Vista previa del texto

Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM Tema 1.- El món dels microorganismes Microbiologia estudi dels organismes massa petits per a ser observats a simple vista (microorganismes). En microbiologia no podem parlar de termes absoluts perquè és un grup molt ampli i divers d’organismes microscòpics que existeixen com a cèl·lules aïllades o associades.
Aquesta ciència també inclou l’estudi de virus que són microscòpics però no són cel·lulars.
En generals organismes d’aquest grup no són visibles, però no podem generalitzar, ja que si que hi ha alguns que són observables a simple vista.
En general els organismes tenen una estructura simple i dins d’aquest gran món podem diferenciar dos grans grups:  Organismes vius inclouen procariotes (nucli no limitat i material genètica dispers pel citosol – bacteris) i eucariotes (nucli limitat per una membrana i morfològicament més complexes –fongs unicel·lulars, protozous, algues unicel·lulars).
 Virus els diferenciem perquè els organismes vius tenen característiques que els virus no tenen. En si els virus no es consideren cèl·lules per si mateixos. En quant a la mida són considerablement més petits que les cèl·lules eucariotes. Causen gran varietat de malalties.
1.- Diferències organismes vius i virus Organismes vius Aquests tipus d’organismes estan compartimentats i tenen identitat pròpia ja que es separen del medi per una membrana pròpia. Tenen més característiques:  Metabolisme tenen activitat metabòlica que els permet viure i créixer.
Incorporen nutrients del medi els quals es transformen en la pròpia cèl·lula conservant part d’energia i després s’eliminaran al medi. Per tant els microorganismes vius són organismes oberts.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM  Reproducció relacionada amb el creixement. Són capaces de dirigir un seguit de reaccions bioquímiques amb elements del medi que condueixen a la pròpia síntesi. Poden donar dividir-se i donar cèl·lules vives).
 Diferenciació Alguns són capaços de fer formes diferenciades, un exemple serien les espores que permeten als bacteris viure en condicions extremòfiles o adverses. Formació d’aquests elements forma part d’un cicle cel·lular, ja que estan relacionades amb la reproducció, dispersió i supervivència.
 ComunicacióEs poden comunicar entre elles, i aquesta relació pot ser simple o complexa. Així aquest tipus d’organismes actuen coordinadament com a poblacions. Cèl·lules responen a senyals químics del medi com també els produïts per altres cèl·lules. Hi ha substàncies alliberades i captades en el procés de comunicació.
 Moviment sovint els organismes tenen moviment propi per autopropulsió.
 Evolució organismes capaços d’evolucionar. Formen nous individus, la descendència rep mutacions que es transmeten i permeten evolució.
Aquestes mutacions no sempre seran favorables. Adquireixen noves propietats biològiques. Els arbres fisiològics mostren les relacions evolutives entre les cèl·lules.
Virus Són organismes acel·lulars, no es consideren cèl·lules i per poder-se reproduir el que fan és parasitar cèl·lules hoste. Per aquest motiu aquests microorganismes provoquen malalties.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM És important tenir en compte aquestes diferències de mida a l’hora que treballem amb ells, ja que quan parlem de bacteris i les seves mides haurem de fer-ho en μm i quan parlem de virus ho farem en nm.
2.- Classificació organismes vius Els organismes vius durant molt de temps s’han classificat de diferents maneres degut basant-se en diferents característiques que els diferencien.
Actualment enlloc de parlar de regnes parlem de dominis i en l’arbre de la vida podem trobar 3 branques diferenciades bacteria, archea i eukarya. Aquesta classificació la va elaborar Carl R.Woese que va usar les similituds i diferències entre seqüències de rRNA per mesurar distància evolutiva dels organismes. En aquesta classificació s’han dividit els organismes procariotes en Archea i Bacteria ja que és un grup molt divers.
Els Archea són organismes procariotes però molecularment són molt diferents. Es pensa que els organismes Eukarya van sortir per una unió simbiòtica de dues o més cèl·lules procariotes i que la línia d’arqueobacteris està més lligada als Eukarya que no pas al domini Bacteria.
Bacteria paret peptidglicà, rang ambients, majoria no patògens, cianobacteris (fan fotosíntesi). Majoria bacteris ens ajuden en alguns processos metabòlics que tenen lloc en altres organismes eucariotes.
Archea organismes extremòfils que comparteix característiques tant amb Bacteria com a Eukarya. No tenen peptidglicà, tenen seqüència de rRNA úniques. No tenen interès clínic perquè no són patògens.
Eukarya algues unicel·lulars, protozous, fongs unicel·lulars serien els microorganismes i a més trobem animals, plantes...
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM Com podem observar en la imatges anterior, cada domini es divideix en diferents branques surt arbre taxonòmica molt gran.
3.- Classificació i nomenclatura dels éssers vius La classificació taxonòmica es divideix en vida, domini, filum, classe, ordre, família, gènere i espècie.
Primera classificació taxonòmica La primera classificació taxonòmica que es va elaborar va ser una classificació fenotípica o Taxonomia fenotípica té en compte aspectes fenotípics com ara el metabolisme, la estructura i morfologia, si tenen mobilitat, etc. Es basa en aspectes visibles dels organismes.
Taxonomia numèrica Un botànic, M. Aderson (1721-1806) elabora aquesta taxonomia on dóna el mateix pes a tots els microorganismes i els dóna un caràcter. Permet calcular el coeficient de similaritat a partir de una matriu de similaritat es pot elaborar un arbre filogènic.
Taxonomia genètica Als anys 60 entren en joc els termes genètics donant-se a conèixer seqüències del gens i ja es poden començar a comparar genomes. Gràcies a seqüències de gen Rrna 16S (menys 97% homòleg en espècies diferents) és un gen conservat i serveix per mirar organismes propers especies relacionades ho tindran molt semblant.
Aquesta forma de comprar i classificar la va introduir en Carl Woese.
Així doncs el que es fa és agafar seqüències rRNA 16S i es compara entre espècies i això permet classificar-les.
En aquesta nomenclatura també es poden elaborar hibridacions DNA de microorganismes diferents DNA – DNA si dos organismes tenen 70% seqüència igual podran ser de la mateixa espècie.
Determinació espècies en bacteris Tenim una colònia, en aquesta trobem bacteris que són iguals. Si trèiem i tornem a elaborar i obtenir un cultiu pur obtindrem una successió de cultius derivats, això seran diferents soques de la mateixa espècies. Elaborem diferents soques i analitzem, com en altres organismes, les seqüències de rRNA 16S. Procés que té lloc és el següent:  Aïllament i correcció de la seqüència d’interès.
 Comparació amb bases de dades de seqüències aquesta comparació es fa amb ordinadors que tenen bases de dades amb les diferents seqüències ja trobades.
 S’analitza la diferència de seqüència amb la soca més similar.
 Depenent de les diferències que presentin voldrà dir que ha aparegut una nova espècie o no.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM Conjunt de soques constitueixen una espècie que permetrà elaborar la Denominació d les espècies per la NOMENCLATURA BINOMIAL elaborada per Carl von Linné (1707-1778).
Gènere + espècie Espècie soca tipus i conjunt de soques que s’assemblen suficientment a la tipus com per ser incloses dintre d ela mateixa espècie.
Les soques tipus es poden trobar a molts llocs, la seu principal per obtenir-ne a Espanya es troba a València. Així quan haguem de fer experiments es poden demanar soques tipus als diferents centres que les tenen.
Classificació subespècies És important. Són grups de soques dins d’una mateixa espècie que presenten característiques diferents com ara serovarietat (diferents aminoàcids), fagovarietat o fagotip (tipificació per fongs), biovarietat o biotip (diferències bioquímiques i fisiològiques detectades amb proves metabòliques), antibiotip (sensibilitat a antimicrobians, antibiòtics...).
Ex: Pot ser que diferents soques de la mateixa espècie presentin diferent resistència a diferents antibiòtics, això determinarà el que seria, per exemple, una subespècie.
Tot aquest procés permet classificar microorganismes en categories taxonòmiques intraespecífiques que equival a subespècie i serveix bàsicament per tipificar. La tipificació pren molt importància en estudis clínics i ecològics.
Curiositat 1928 apareix BCG, la prova de la tuberculina. Tuberculosi era una malaltia pulmonar per la qual molta gent moria pels anys 40 a Europa. Rober Koch descobreix Mycobacterium tuberculosi. Més endavant Albert Calmette i Camille Guérin cultiva Mycobacterium bovis del qual obté en 13 anys 210 soques diferents i l’any 1928 infecten animals amb aquests i se n’adonen que ja no són soques patògenes. Vacuna tuberculosi s’elabora de la mateixa manera és enviada a tot arreu.
Durant anys 60 no es podien mantenir soques congelades, per poder mantenir vacuna el que es fa és sembrar i això provoca certes modificacions en els bacteris. L’any 2007 agafen BCG tot el món (vacunes) i les van comparant. Algunes soques són semblants (Rússia, Japó, Brasil) i altres són més diferents. BCG són molt diferents a tot el món perquè Ag són molt diferents. Tot i així són prou semblants i per això pertanyen a la mateixa espècie.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM 4.- Història de la microbiologia La història de la microbiologia es divideix en 4 períodes diferents depenent de les eines disponibles en cada moment. Hi ha un abans i un després importants un cop apareixen els microscopis.
En la primera etapa no hi havia presència de microscopis, per aquest motiu tot allò que es feia era especulatiu es pensava que malalties eren causades per coses que no es veien però no es sabia segur, ni queren. També s’aprofiten en quant a fermentacions, però no es sap com es produeixen ni perquè tenen lloc. Ja des del principi la espècie humana s’ha aprofitat dels beneficis que poden aportar els microorganismes.
En la segona etapa apareixen els primers microscopis i això permet definir microorganismes estructuralment i morfològicament. Es poden començar a classificar.
La tercera etapa és la època d’or de la micro. Apareixen vacunes, etc.
Actualment ens trobem en el quart període en el qual s’estudia el metabolisme d’aquests microorganismes i gràcies a això s’han desenvolupat noves àrees com virologia o immunologia...
4.1.- Primers microscopis Al 1664 apareix el primer microscopi per Robet Hooke (1635 – 1703) amb el qual pot descriure fongs. Realment el que usa és una Lupa. Defineix els fongs, floridures en concret, i publica un llibre a 1965 anomenat ‘Microgaphia’ amb descripció d’aquelles microorganismes que havia vist.
L’any 1684 apareix el que va ser el primer microscopi en si amb el qual s’observen els primers bacteris. L’elabora Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) que era un sastre aficionat de les lents. Elabora un microscopi amb llautó, joc de cargols i cap agulla.
Sobre una planxa hi ha una lent. A l’agulla hi posa la mostra i a través de la lent observa que hi havia. Mitjançant el joc de cargols podia enfocar.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM Leeuwenhoek es dedica a dibuixa microorganismes als quals anomena animaculus.
Ningú se’l creu i per canviar-ho el que fa és elaborar molts microscopis i els envia a científics (manualment). A partir d’aquest moment se’l creuen. Així doncs Leeuwenhoek és el primer en observar i descriure microorganismes.
4.2.- Generació espontània. Louis Pasteur Un cop es passa la època dels microscopis entrem en la època d’or dels microscopis on apareixen grans celebritats com Pasteur i Koch. Pasteur és important, entre altres coses, per la seva explicació de la teoria de la generació espontània.
Louis Pasteur (1822 – 1895) demostra al segle XIX que hi ha microorganismes a tot arreu elaborant un experiment amb brou. Volia refusar la teoria de la generació espontània d’aquell moment, que definia que els microorganismes es generaven de forma espontània a partir de material inert.
Pasteur demostra que en l’aire hi ha microorganismes que són els que fan sorgir els microorganismes de l’aliment que fan que es podreixi. Per tant, defineix que l’aire és el que dóna vida. Per comprovar-ho fa el següent invent: Pasteur té un recipient amb Brou i elimina els microorganismes emprant calor. Deixant el recipient obert per un extrem amb un coll torçat, no s’observava descomposició. Els que seguien la teoria de al generació espontània deien que perquè es generés vida calia contacte amb aire fresc, però el matràs amb coll de cigne (Pasteur) demostra que això no és així, ja que hi ha contacte amb aire i segueix sense haver-hi vida.
En el coll es quedaven diversos organismes que si no entraven en contacte amb el líquid, no produïen cap canvi en ell. En canvi torçant-ho i posant-ho en contacte, el brou si que es descomposava. Això volia dir hi havia certes partícules en l’aire que al contactar amb el brou provocaven l’aparició de microorganismes que el descomposaven.
Aquest senzill experiment va ser suficient per aclarir la controvèrsia de la teoria de al generació espontània.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM 4.3.- Koch i la teoria microbiana de les malalties infeccioses Koch va demostrar que les malalties estaven provocades per microorganismes realitzant diversos experiments. Va treballar amb Mycobacterium tuberculosi que és el bacteri que provoca la tuberculosi.
Va demostrar-ho elaborant els primers medis de cultiu sòlids en plaques de Petri.
Utilitza la tinció Mil Nilsen per poder tenyir els micobacteris i treballa amb animals experimentals (conillet d’indies). Mitjançant els seus experiments forma els 4 postulats de Koch els quals es compliran sempre si una malaltia està provocada per un microorganisme.
1. L’organisme ha d’estar sempre present en els animals que pateixen la malaltia i no en individus sans. Han de poder ser observats al microscopi.
2. Si es fa una sembra en un medi de cultiu sòlid d’un animal malalt, apareixen colònies, sinó no. Ha d poder-se cultivar en un cultiu pur fora del cos de l’animal.
3. Si les colònies es transfereixen a un animal sa, aquest emmalaltirà.
4. En el nou animal emmalaltit, el microorganisme pot ser observat al microscopi i cultivat com en el primer i segon pas. Aquest organisme ha de mostrar les mateixes característiques i propietats que l’organisme aïllat en un primer moment.
A part de definir aquests postulats Koch innova amb l’ús de medis de cultiu sòlids i líquids, plaques de Petri i aïllament de microorganismes. Ningú ho havia fet abans Koch (1857-1914) és l’iniciador de l’edat d’or de la microbiologia juntament amb Pasteur a partir d’aquest moment es descobreixen microorganismes patògens, estudi metabolisme microbià, tècniques de cultius, microbiologia clínica, immuno, ecologia microbiana...
A partir d’aquí i del descobriment del DNA descobriments en microbiologia s’acceleren.
Els descobriments més recents són a 1995 té lloc la primera seqüenciació d’un genoma per Craig Venter (influenza, grip), i a 1998 es seqüencia el genoma de tuberculosi.
5.- Microbiologia bàsica i aplicada  Aspectes bàsics es refereix a la fisiologia microbiana, genètica, biologia molecular i taxonomia.
 Aspectes aplicats treball amb malalties, beneficis per la societat (antibiòtics, vacunes, vitamines, bioremediació, tractament aigües, reciclatge de paper, font de nutrients...). També usats en agricultura (agents producció), producció animal, producció energia (energia renovable). Hi ha inclús microorganismes capaços de degradar petroli (bioremediació) l’absorbeix i evita la contaminació. Aquests microorganismes són molt importants.
També són importants en la biotecnologia i per això hi ha fàbriques de producció.
6.- Futur de la microbiologia Actualment estem s’està estudiant els organismes microbians, són aquells que es troben en el nostre cos i ens aporten beneficis, que no està relacionats amb malalties.
Cpaniselloaranda Fonaments microbiologia i virologia 1r CBM Molts d’aquests organismes no provoquen malalties, però d’alguna manera es vol saber l’origen d’algunes malalties relacionant-les amb la flora microbiana.
Actualment es treballa amb el transplantament de femta que es basa en transplantar femta ja que aquest conté microorganismes que poden ser beneficiosos en alguna persona que tingui algun problema de digestió per exemple.
També es busquen maneres de millorar processos industrials, estudia noves malalties infeccioses (emergents i reemergents), anàlisi de biopel·lícules, anàlisis genòmics, microxips com a sistemes models, diversitat microbiana i ecologia microbiana.
Molt important el coneixement de diversitat microbiana ja que actualment només es coneix el 1% microorganismes plantes i s’hagin pogut cultivar.
...

Comprar Previsualizar