TEMA 1 GENERALIDADES DE MICROBIOLOGÍA
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http://slidepdf.com/reader/full/tema-1-generalidades-de-microbiologia-55b07a99c1525 1/57MARACAIBO, MAYO DE 2012.
Lic. Liliana Gómez Gamboa (Mg.Sc.)
TEMA 1:GENERALIDADES DE MICROBIOLOGÍA
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE MEDICINA ESCUELA DE MEDICINA
UNIDAD CURRICULAR: BACTERIOLOGÍA Y VIROLOGÍA
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MICROORGANISMOS
BacteriasHongosProtozoos
Microalgas/Cianobacterias Virus
Seres vivos diminutos que individualmentesuelen ser demasiado pequeños para ser observados a simple vista.
Existe una tendencia a asociar estos microorganismos sólo conenfermedades, infecciones desagradables o inconvenientesfrecuentes (deterioro de los alimentos).
La mayoría de ellos realizan contribuciones fundamentales albienestar de los habitantes del mundo porque ayudan a mantenerel equilibrio de los organismos vivos y las sustancias químicas ennuestro ambiente.
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Microorganismos marinos y de agua dulce base de la cadenaalimentaria en los océanos, lagos y ríos.
Microbios del suelo ayudan a degradar los residuos eincorporan gas nitrógeno del aire a los compuestos orgánicos, poreso reciclan los elementos químicos en el suelo, agua y aire.
Ciertos microbios cumplen funciones importantes en la
fotosíntesis, un proceso que genera alimento y oxígeno y que esfundamental para la vida en la tierra.
Los seres humanos y muchos otros animales dependen de losmicrobios presentes en su intestino para la digestión y la síntesisde algunas de las vitaminas que necesitan sus cuerpos, como
ciertas vitaminas del complejo B para el metabolismo y la vitamina K para la coagulación de la sangre.
Los microorganismos y sus aplicaciones comerciales síntesisde productos químicos como acetona, ácidos orgánicos, enzimas,alcoholes y muchos fármacos.
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BREVE HISTORIA DE LA MICROGIOLOGÍA
La ciencia de la microbiología tiene una antigüedad de sólo 200 años.
El descubrimiento reciente del ADN de M. tuberculosis en momiasegipcias de 3000 años nos recuerda que los microorganismos hanestado presentes durante mucho más tiempo.
Los ancestros bacterianos fueron las primeras células vivas que
aparecieron en la Tierra.
1. Hipócrates.
2. Galeno
3. Aristóteles y Marcus T. Varro.
4. Roger Bacon5. Girolamo Francastorium
6. Zacarias Janssen
7. Galileo
ÉPOCA DE LASESPECULACIONES 8. Anthony Van Leeuwenhoek
9. John Needham
10. Francesco Redi
11. Charles Linnaeus
12. Spallanzani
13. Edward Jenner
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BREVE HISTORIA DE LA MICROGIOLOGÍA
LAS PRIMERASOBSERVACIONES
Robert Hooke (inglés, 1665): después deobservar una rodaja delgada de corcho informóal mundo que las unidades estructurales máspequeñas de la vida eran “celdillas pequeñas” o
“células”
marcó el comienzo de la teoríacelular “todos los seres vivos estáncompuestos por células”.
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Anton van Leeuwenhoek (holandés) observó realmentemicroorganismos vivos a través de las lentes de aumentocon las que construyó mas de 400 microscopios. Entre1673 y 1723 escribió cartas a la Royal Society de Londrescon la descripción de los “animáculos” que vio a través desu microscopio simple, con una sola lente. Realizó dibujosdetallados de los “animáculos” en agua de lluvia, en suspropias heces y en material de raspado de sus dientes(representaciones de bacterias y protozoos)
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EL DEBATE SOBRELA GENERACIÓN
ESPONTÁNEA
Hasta la segunda mitad del siglo XIX muchoscientíficos y filósofos creían que algunas formasde vida podían originarse de forma espontáneaa partir de la materia inerte (Generación
espontánea).
Francesco Redi (1668)• Demostró que los gusanos no surgían
espontáneamente de la carne endescomposición.• Los resultados de los experimentos de
Redi representaron un duro golpe para losque habían sostenido durante tantotiempo que las formas complejas de vidapodían originarse en los elementosinertes.
John Needham (1745)
•Descubrió que aún después de haber
calentado líquidos nutritivos (caldode pollo y caldo de cereales) y antesde verterlos en frascos cubiertos, lassoluciones enfriadas eranrápidamente invadidas por microorganismos.
• Afirmó que los microbios sedesarrollaban espontáneamente delos líquidos.
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Sugirió la probabilidadque losmicroorganismos delaire hubieran ingresadoen las soluciones deNeedham después deque fueran hervidas.
Demostró que en loslíquidos nutritivoscalentados después dehaber sellado el frascono se producíacrecimiento microbianoalguno.
LázaroSpallanzani
(1765)Demostró laimportancia del oxígenopara la vida.
Needham la fuerza vital necesaria para lageneración espontáneahabía sido destruidapor el calor y mantenidafuera de los frascos por el sellado.
AntonLaurent
Lavoisier
LA TEORÍA DE LA BIOGÉNESIS
RUDOLF VIRCOW (1858) LAS CÉLULAS VIVAS SÓLOPUEDEN SURGIR DE CÉLULAS VIVAS PREEXISTENTES.
LOUIS PASTEUR (1861)Demostró que los microorganismos están presentes en la materia inerte, en
sólidos, en líquidos y en el aire y pueden contaminar soluciones estériles peroque el aire per se no crea los microbios.
Demostró que la vida microbiana puede ser destruida por el calor y que puedenidearse métodos para bloquear el acceso de microorganismos transmitidos
por el aire a medios nutritivos
TÉCNICAS ASÉPTICAS.
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La investigación de Pasteur proporcionó evidencias de que losmicroorganismos no pueden originarse en los materiales inertes. Encambio, toda aparición de vida “espontánea” en soluciones inertespuede atribuirse a microorganismos que ya estaban presentes en elaire o en los líquidos mismos.
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ÉPOCA CONTEMPORÁNEA
1. Twort y D´Herelle2. Albert Calmette
3. Alexander Fleming
4. Salk y Sabin
5. Roberto Gallo6. Watson y Crick
7. Gerard Domagk
8. Avery Mac Leod
ÉPOCA DE ORO1. Louis Pasteur
2. Joseph Lister
3. Robert Koch
4. Petri
5. Hans Gram
6. Chamberland
7. Beijerinck
8. Ricketts
9. Paul Ehrlich
10. John Tyndall
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LA EDAD DE ORO DE LAMICROBIOLOGÍA (1857-1914)
Rápidos avances encabezados sobre todo por Pasteur y Robert Koch quecondujeron al establecimiento de la microbiología como ciencia.
Durante esos años se descubrieron los agentes causales de muchasenfermedades y se estableció el papel de la inmunidad en la prevención y lacuración de patologías.
Durante ese período los microbiólogos estudiaron las actividades químicasde los microorganismos, mejoraron las técnicas para la realización deestudios microscópicos y de cultivo de microorganismos y desarrollaron vacunas y técnicas quirúrgicas.
Fermentación y pasteurización
Teoría germinal de laenfermedad
Vacunación
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Fermentación y Pasteurización
Uno de los hechos clave que estableció la relación entrelos microorganismos y las enfermedades se produjo cuandoun grupo de comerciantes franceses le solicitó a Pasteur queinvestigara la razón de la acidez del vino y de la cerveza.
Pasteur descubrió que las levaduras convertían los azúcares en alcohol enausencia de aire FERMENTACIÓNLa acidez y deterioro son causadas por bacterias que en presencia de airemodifican el alcohol de las bebidas y lo convierten en vinagre (ácido acético)
Solución de Pasteur someter la cerveza y el vino al calor durante eltiempo suficiente para destruir la mayor parte de las bacterias PASTEURIZACIÓN.
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La teoría germinal de la enfermedad
El reconocimiento del papel fundamental de laslevaduras en la fermentación fue la primera conexiónentre la actividad de un microorganismo y los cambiosfísicos y químicos de los materiales orgánicos.
POSIBILIDAD DE QUE LOS MICROORGANISMOS PUDIERAN TENER RELACIONES SIMILARES CON LOS VEGETALES Y ANIMALES, ESPECÍFICAMENTE, LA POSIBILIDAD DE QUE
PUDIERAN CAUSAR ENFERMEDAD TEORÍA GERMINALDE LA ENFERMEDAD.
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• Joseph Lister (1860): aplicó la teoría germinal a los procedimientosmédicos. Comenzó a tratar las heridas quirúrgicas con una solución de fenol
(ácido carbólico), práctica que redujo la incidencia de infecciones y muertesque otros cirujanos adoptaron de inmediato primeros intentos médicos decontrolar las infecciones causadas por microorganismos. Sus hallazgosdemostraron que los microorganismos causan infecciones de las heridasquirúrgicas.
Agostino Bassi (1835) enfermedad del gusano de seda era producida por un
hongo.
Pasteur (1865)
infección del gusano de seda debido a un protozoo.Pasteur relación de los microbios con enfermedades de los animales.
Ignaz Semmelweis (1840) transmisión de infecciones por la no
desinfección de manos (fiebre puerperal).
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• Primeras pruebas de que las bacterias realmente
causan enfermedades ROBERT KOCH (1876).
ESTABLECIÓ UNA SECUENCIA DE PASOS EXPERIMENTALESPARA RELACIONAR DIRECTAMENTE UN MICROBIO ESPECÍFICO
CON UNA ENFERMEDAD ESPECÍFICA.
Descubrió las bacterias en la sangre de los animalesmuertos por carbunco (B. anthracis). Las cultivó enmedios nutritivos y luego inoculó muestras de los
cultivos en animales sanos. Cuando estos animalesenfermaron y murieron Koch aisló las bacterias de susangre y las comparó con las aisladas originalmente.
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Vacunación
Joven físico inglés Edward Jenner 4 demayo de 1976 emprendió un experimento paraproteger a las personas de la viruela (Vacunaantivariólica).
1880 Pasteur descubrió el modo en queactúan las vacunas.
• Es frecuente que un tratamiento o procedimientopreventivo surja antes de que los científicos conozcanel mecanismo por el que actúa.
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Relación entre microorganismos y enfermedad microbiólogos médicos sededicaron a la búsqueda de sustancias concapacidad de destruir microorganismos
patógenos sin dañar al animal ni al ser humano infectados.
FARMACOTERAPIA MODERNA: SUEÑOSDE UNA “BALA MÁGICA”
Los primeros fármacos sintéticosUn accidente afortunado: los
antibióticos.
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HISTORIA DE LA MICROGIOLOGÍAEN VENEZUELA
1. José Gregorio Hernández2. Luis Daniel Beaperthuy 3. Bernardino Mosquera4. Rafael Rangel5. Enrique Meire6. Santos Aníbal Dominici7. Jesús Rafael Risquez8. Juan Iturbe
9. Félix Pifano10. José Francisco Torrealba11. Enrique Tejera12. Arnoldo Gabaldón
13. Jacinto Convit
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Taxonomía
• Griego taxis , estructuración u orden; y nomos , ley onemein, distribuir, gobernar (Disposición ordenada).
• Ciencia de la clasificación biológica
•
Compuesta por tres ramas independientes; perointer-relacionadas:
Clasificación Nomenclatura Identificación
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Estructuración de los organismos en
grupos o taxones en función de
semejanzas mutuas o del parentesco
evolutivo (grados de similitud que hayentre ellos)
ClasificaciónFenotípica
ClasificaciónAnalítica
ClasificaciónGenotípica
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Clasificación Fenotípica
Morfología microscópica
Morfología macroscópica
Biotipo
Serotipo
Patrones de antibiograma
Fagotipo
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Clasificación Analítica
Análisis de los ácidos grasos de la pared celular
Análisis de los lípidos celulares totales Análisis de las proteínas celulares totales
Electroforesis enzimática tipo multifocus locus
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Clasificación Genotípica
Relación guanina citosina
Análisis de la secuencia del ácido nucleíco
Análisis de plásmidosRibotipificación
Fragmentos de ADN cromosómico
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Asignación de nombres a grupos taxonómicos deconformidad con normas publicadas.
Carlos Linneo (1735) nomenclatura científica asigna dos nombres a cada organismo
(Sistema de Nomenclatura Binomial).
NOMENCLATURA (DENOMINACIÓN) DE LOSORGANISMOS
Los nombres científicos
describen un organismo,honran a un investigador oidentifican el hábitat deuna especie.
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Sistema Binomial
• Nombre latinizado, en letra cursiva, consta de dospartes:
La primera, se consigna en mayúscula, es el nombre delgénero. A menudo se acorta el nombre abreviando elnombre del género con una letra.
La segunda, en minúscula, es el epíteto de especie(Nombre específico de especie).
Ejemplo: Escherichia coli (E. coli)
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Parte práctica de la taxonomía.
Consiste en determinar que un aislamiento
en particular pertenece a un taxón
reconocido
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Rangos Taxonómicos más frecuentementeempleados
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Especie
• Colección de cepas que comparten numerosas propiedadesestables y que difieren en forma significativa de otros grupos decepas
• Se caracterizan por diferencias fenotípicas y genotípicas
Población de organismos que descienden de un organismo único o de un
aislamiento en cultivo puro (axénico) Las cepas dentro de una especie pueden diferenciarse ligeramente unas de
otras:Biovariedades: diferencias bioquímicas y fisiológicasMorfovariedades: formas diferentes
Serovariedades: propiedades antigénicas diferentes
Cepa
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Género
• Grupo bien definido de una o más especies
que está claramente separado de otro.
•
Grupo de especies relacionadas
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Importancia de la Taxonomía
• Organizar conocimiento sobre los organismos
• Hacer predicciones y formular hipótesis para
nuevas investigaciones• Ubica a los microorganismos en grupos útiles y
significativos
• Permite a los científicos, trabajar y comunicarse deforma eficiente
• Esencial para la identificación exacta de losorganismos
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SISTEMÁTICA
• Denominada también Filogenia
• Consiste en el estudio de la historia evolutiva de
los organismos
• La jerarquía de los taxones refleja las relaciones
evolutivas o filogenéticas entre organismos
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Filogenética
•
Griego phylon, tribu o raza; y génesis,generación u origen
• Desarrollo evolutivo de una especie
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SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN
• Clasificación fenética: sistema de clasificación
natural que agrupa a los organismos en funciónde las semejanzas de sus características
fenotípicas
• Clasificación filogenética: agrupación de los
organismos en función de probables relacionesevolutivas para generar un sistema filogenético
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Clasificación de los Seres VivosE. H. Haeckel, 1884 (Tres Reinos)
• Microorganismos que no son típicamente vegetales, ni
animales son incluidos en un nuevo reino PROTISTA que
incluye: bacterias, hongos, microalgas y protozoos
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Clasificación de los Seres VivosWhitaker 1.969 (Cinco Reinos)
• Tipo celular: eucariota oprocariota
• Nivel de organización: unicelular
o multicelular • Tipo nutricional: absorción,
ingestión y fotosíntesis• Considera relaciones evolutivas•
Compatible con estudios debioquímica, genética y ultraestructura
• Apoya la teoría endosimbiótica
Cl ifi ió d l S Vi
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Clasificación de los Seres VivosCarl R. Woese, 1978 (Tres Dominios)
• Basado en técnicas de biología molecular • Comparación en las secuencias de nucleótidos del ARNr, estructura de los lípidos
de la membrana, en las moléculas de ARN t y en la sensibilidad a los antibióticos.• Tres tipos de células: uno eucariota y dos procariotas (eubacterias y
arqueobacterias)
Mitocondrias
Cianobacterias
Bacterias Gram
negativas
Bacterias Gram
positivas
Cloroplasto
s
Thermotoga
Hipertermófilos
Metanógenos
Halófilosextremos
Cromista
Amebas
Oomicotes
Mohos
mucosos
Hongos Animales
Plantas
Ciliados
Euglenozoos
Mohos
plasmodiales
Microsporas
Archaezoa
Mayor crecimiento del
nucleoplasma
Degeneración de
mitocondrias
BACTERIA
ARCHAEA
EUCARYA
Antepasado
universal
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Clasificación de los Seres Vivos Woese, 1990 (Seis Reinos)
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Clasificación de los Seres Vivos(Cavalier-Smith, Ocho Reinos)
• Diferencias en laestructura celular y organización genética
• Determinación de lafilogenia
• Divide todos losorganismos en dosimperios y ocho reinos
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Linneo 1735
2 reinos
Haeckel 1866
3 reinos
Chatton 1937
2 imperios
Copeland 1956
4 reinos
Whittaker 1969
5 reinos
Woese et al. 1977
6 reinos
Woese et al. 1990
3 dominios
Cavalier-Smith 1998
2 imperios y 6 reinos
(no
tratados) Protista
Prokaryota Monera Monera Eubacteria Bacteria
Bacteria Archaebacteria
Archaea
Eukaryota
Protista Protista Protista
Eukarya
Protozoa
Chromista
Vegetabilia Plantae Fungi Fungi Fungi
Plantae Plantae Plantae Plantae
Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia
COMPARACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN ENREINOS BIOLÓGICOS MÁS NOTABLES
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La mayoría de los biólogos consideran que el
sistema de clasificación en dos dominios
(Procariota y Eucariota) con seis reinos:Bacteria y Archae (Procariotas) y Protista,
Fungi, Plantae y Animalia (Eucariotas) es el más
preciso y fiel a las asociaciones evolutivas,tanto bioquímicas como genéticas
Clasificación de los Seres Vivos
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CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS
• International Committee on Systematic Bacteriology:
Reglas para la denominación de procariontes
recientemente clasificados y para la asignación deprocariotas a los taxones
• International Journal of Systematic Bacteriology:
descripción de los procariotas y las evidencias
disponibles para su clasificación
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Clasificación de las Bacterias• Manual Bergey de Bacteriología Sistemática, 2da Edición
Volumen Contenido Notas
1
Archaea, cianobacterias,
fototrofos y géneros de
ramificación profunda
Incluye el Dominio Archaea y
algunas bacterias Gram
negativas
2 Proteobacterias Filo Proteobacteria: bacteriasGram negativas
3Gram positivas con bajo
contenido de G + C
Filo: Firmicutes (PC Gram
positiva), Filo: Mycoplasmas
(sin PC)
4 Gram positivas con altocontenido de G + C
Incluye Actinomicetes
5Chlamydiae, Spirochaetes,
Bacteroidetes y Fusobacteria
Filos separados de bacterias,
cada uno con una secuencia
exclusiva de ARNr
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Criterios utilizados para la Clasificación e Identificación
de los Microorganismos
• Características morfológicas
• Características metabólicas
• Características inmunológicas
• Fagotipia
• Secuenciación de aminoácidos
• Análisis de proteínas
• Composición de bases del ADN• Hibridación de ácidos nucleicos
• Taxonomía numérica
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• Microorganismos con una célula única(unicelulares) relativamente simples
• Células procariontes (sin membrananuclear ).
• Forma de bastón, esférica u oval o detirabuzón o curva, estrellada o
cuadrada.• Agrupación: pares, cadenas, racimos u
otros.
• Pared celular: peptidoglucano(carbohidrato + proteína).
• Reproducción: fisión binaria.
• Nutrición: sustancias químicasorgánicas o inorgánicas.
BACTERIAS
• Células procariontes conparedes celulares sin
peptidoglucano.• Grupos: metanógenos,
halófilos extremos ytermófilos extremos.
• No causanenfermedades conocidasen los seres humanos.
ARCHAEA • Son eucariontes.
• Unicelulares omulticelulares.
• Hongos multicelularesgrandes.
• Hongos verdaderos.
• Levaduras.
• Hongos filamentosos.
HONGOS
TIPOS DE MICROORGANISMOS
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• PARÁSITOS ANIMALESMULTICELULARES• VIRUS
• ALGAS•PROTOZOOS
Eucariontesunicelulares que semueven por medio
de seudópodos,flagelos o cilios.
Viven comoentidades libres o
parásitos.
Eucariontesfotosintéticos conamplia variedad de
formas yreproducción
sexual y asexual.
No son microorganismosen un sentido estricto
pero tienen importanciamédica Helmintos
(cestodos, trematodos ynematodos). Durante
algunos estadios de suciclo vital presentan
tamaños microscópicos.
Son acelulares (carecen deestructura celular). Una
partícula viral consiste enun “core” (centro) formadopor un solo tipo de ácido
nucleico, rodeado por unacubierta proteica. Se
considera que son formas
vivas cuando se multiplicandentro de las células queinfectan. Son parásitos.
CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS
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CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS
EUCARYA Protistas
(mohos mucosos, protozoos y algas)
Hongos(levaduras, mohos y setas) Vegetales
(Musgos, helechos, coníferas y plantas)
Animales(Esponjas, parásitos, insectos y
vertebrados)
ARCHAEA Pared celular sinpeptidoglucano
BACTERIASPared celular conpeptidoglucano
Carl Woese (1978) sistema de clasificación basado en la organizacióncelular de los organismos.
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El estudio de las bacterias comenzó con
la primera observación de Van
Leeuwenhoek de los raspados de
dientes. Desde entonces se siguen
descubriendo regularmente nuevas
bacterias patógenas.
BACTERIOLOGÍA
Microorganismos procariotas, es decir,
microorganismos unicelulares sencillos, sinmembrana nuclear, mitocondrias, aparato de Golgi
ni retículo endoplásmico que se reproducen por
división asexual.
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Agente intracelular obligado
Del latín veneno
Virus
Conformado por: ADN o ARN, cápside y
capsómeros
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Historia m delos Virus
1892 Ivanoswki: El Mosaico del tabaco
1898: Beijerinck lo llamo “contagium vivum fluidum”
1940: Se visualizaron por 1º vezal micróscopio electrónico.
1950: culminación del descubrimientode la partícula viral.
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Historia
Origen de los virus:
Existen 3 hipótesis
Teoría Modular: Genoma del hospedante, es capaz de donar ADN o ARN al medio extracelular, que gana la habilidad de autoreplicarse. Lapresencia de viroides apoya esta teoría.
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Autoreplicativa: Moléculas primitivas capaces deautoreplicarse (ARN). Los virus son capaces de incorporarsecuencias genómicas del hospedador y luego serintroducidas por el virus a otro hospedador
Historia
Origen de los virus:
Existen 3 hipótesis
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Teoría regresiva: Los virus son consecuencia de ladegeneración de otros microorganismos.
Historia
Origen de los virus:
Existen 3 hipótesis
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Virología
Ciencia que estudia los virus
causantes de infección
(hombre, animales, plantas
y otros)
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Los virus son las partículas infecciosas de menor tamaño (18-300 nm), el tamaño de
la mayor parte de los virus es inferior a 200 nm y no pueden visualizarse mediante el
microscopio óptico.
Se han descrito más de 25 familias víricas que contienen más de 1.550 especies de
virus, muchas de las cuales se asocian a enfermedad en el ser humano.
Los virus están formados por ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico
(ARN) (no por ambos a la vez) así como por las proteínas necesarias para su
replicación y patogenia. Estos componentes se encuentran rodeados por una capade proteínas, asociada o no a una envoltura membranosa lipídica.
Estos microorganismos son verdaderos parásitos cuya replicación exige la
existencia de unas células anfitrionas.
VIROLOGÍA
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