Tema 23. Microorganismos. Concepto y diversidad.

TEMA 23. MICROORGANISMOS: CONCEPTO Y DIVERSIDAD.
TEMA 23
MICROORGANISMOS: CONCEPTO Y DIVERSIDAD.
EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA MICROBIOLOGÍA
No adquirió importancia como ciencia hasta la II mitad del siglo XIX, gracias al
perfeccionamiento de las técnicas microscopía.
1. CONTROVERSIA SOBE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA.
La teoría de la generación espontánea sostenía que la vida y, por tanto, los seres
vivos surgían espontáneamente de sustancias inanimadas; este hecho se podía
comprobar fácilmente, por ejemplo, si se dejaba a la intemperie un trozo de carne: al
cabo de un tiempo aparecían gusanos.
Louis Pasteur zanjó definitivamente esta cuestión al demostrar la existencia en el
aire de microorganismos responsables de la putrefacción de los materiales.
2. DESARROLLO DE LA MICROBIOLOGÍA.
Pasteur demostró también la intervención de los seres vivos en los procesos
fermentativos y comprobó que cada tipo de fermentación era llevado a cabo por un tipo
determinado de microorganismo.
Pasteur llevó a cabo varios estudios sobre la pebrina (enfermedad gusanos de
seda). Robert Koch sentó las bases de la teoría microbiana de la enfermedad.
 El microorganismo casual debe aparecer en todos aquellos individuos
que sufran la misma enfermedad.
 Se deben obtener cultivos puros del agente cuestionado.
 La inoculación de cultivos puros del microorganismo en animales de
experimentación debe causar en éstos la enfermedad.
 El patógeno debe ser aislado nuevamente de los animales de
experimentación e identificado en un cultivo puro.
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Sin embargo, se sabe que estos postulados no se cumplen en aquellos casos en
los que no se han podido obtener cultivos puros del patógeno (en la sífilis) o en
parásitos intracelulares obligados (los virus).
 Cultivo puro o axénico. Cultivo que contiene un solo tipo de microorganismo.
Uno de los hechos científicos más notables del siglo XX en el tratamiento de las
enfermedades ha sido el desarrollo de la Quimioterapia (drogas, antibióticos,
producción de vacunas).
DIVERSIDAD MICROBIANA
Los microorganismos tienen en común dos características fundamentales.
 Su tamaño microscópico.
 La metodología de trabajo, cultivo, aislamiento y estudio.
1. RELACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS CON OTROS SERES
VIVOS.
Las clasificaciones taxonómicas consideran únicamente a las bacterias, los
protistas y los hongos, entre los organismos celulares y a los virus entre los acelulares.
Los microorganismos son más difíciles de situar en el árbol evolutivo debido a
los siguientes factores:
 Los microorganismos son muy simples.
 El registro fósil apenas contiene evidencias de microorganismos.
 Los datos evolutivos más fiables se han obtenido mediante técnicas de
Biología molecular.
Según los datos moleculares de la secuenciación de ARNr, la vida sobre la Tierra
evolucionó a partir de un origen común y dio lugar a tres linajes: dos de ellos
procariotas (reino monera) y uno eucariota.
Dos líneas de seres vivos: la de las verdaderas bacterias y las arqueobacterias y
eucariotas (dominio Eucarya)  protistas, hongos, plantas y animales.
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2. MÉTODOS DE ESTUDIO DE LOS MICROORGANISMOS.
CULTIVOS MICROBIANOS: La metodología empleada en Microbiología se ajusta al siguiente
esquema: Aislamiento
 cultivo  crecimiento  estudio e identificación.
Un cultivo puro o axénico es un medio de cultivo que contiene un único tipo de
microorganismos.
TÉCNICAS DE ESTERILIZACIÓN
Consiste en eliminar totalmente los microorganismos de los medios de cultivo, el material y los
utensilios. Pueden ser físicos (calor, radiaciones y filtración) o químicos (microbicidas).
1. ESTERILIZACIÓN POR CALOR.
Las temperaturas son muy elevadas y tienen unos efectos letales sobre los organismos. Dos métodos:

Esterilización por calor húmedo. Vapor de agua. Tiene mayor poder de penetración. El
funcionamiento del autoclave (olla express) se basa en este principio. Es un recipiente hermético de acero
inoxidable que permite esterilizar los medios de cultivo y el material de laboratorio (batas...) a 121 ºC en
una atm. de vapor de agua durante un tiempo controlado (20 min.). A 1 atm el agua alcanza 121 ºC sin
hervir.

Esterilización por calor seco. En hornos a 170 ºC durante 90 min.
2. ESTERILIZACIÓN POR RADIACIONES.
Las radiaciones con luz ultravioleta (UV) y radiaciones ionizantes (rayos X y rayos ) para esterilizar
materiales de laboratorio que no pueden ser sometidos a altas temperaturas.
El efecto letal de la radiación UV afecta a los ácidos nucleicos, para esterilizar superficies o grandes
laboratorios.
Las radiaciones ionizantes sirven para esterilizar materiales plásticos y de uso médico.
3. ESTERILIZACIÓN POR FILTRACIÓN.
Para esterilizar líquidos o gases sensibles al calor (vitaminas), a través de un filtro de nitrocelulosa con
un tamaño de poros de 0.45 m.
El filtro está esterilizado previamente.
4. ESTERILIZACIÓN POR COMPUESTOS QUÍMICOS.
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Lejía (hipoclorito sódico) o al gas de óxido de etileno, son microbicidas. En superficies, ropas,
plástico, laboratorios, etc.
AISLAMIENTO DE MICROORGANISMOS
Se inocula una única célula en un medio de cultivo apropiado y origina una población descendiente de
una sola célula, es decir, un clon.
Una colonia es una población de microorganismos lo suficientemente grande como para ser observada
a simple vista.
El aislamiento de microorganismos se realiza en general sobre un medio sólido y consistente en la
separación de células.

Aislamiento por estrías en superficie. Reducción progresiva del número de
microorganismos.

Aislamiento por agotamiento de asa en superficie. El inóculo se descarga sobre el
medio sólido realizando estrías en zig - zag con el asa desde un extremo a otro de la placa de Petri.

Aislamiento por disolución y siembra en profundidad.

Se separan las disoluciones decimales de la muestra inicial.

Se mezcla una muestra diluida con agar líquido a 60 ºC, se agita, se vierte en la
placa de Petri y se deja solidificar. Se emplea también para efectuar el recuento de microorganismos de
una muestra inicial.

Aislamiento directo. Los microorganismos de mayor tamaño se pueden aislar
directamente en una lupa binocular, con una pipeta Pasteur
CRECIMIENTO MICROBIANO
La velocidad de crecimiento de la población se puede definir como el aumento o disminución en el
número de células por unidad de tiempo.
1. CICLO DE CRECIMIENTO.
La mayoría de los cultivos microbianos que se llevan a cabo en el laboratorio se realizan mediante la
técnica cultivo cerrado o batch, en el que no se añaden nuevos nutrientes ni se eliminan los productos
de desecho. El cultivo cerrado experimenta un ciclo de crecimiento. 4 fases:
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
Fase de latencia. Si se inocula un cultivo “viejo” de microorganismos en medio fresco,
no se observa crecimiento durante un período de tiempo (latencia), hasta que las células adaptan su
metabolismo a nuevas condiciones de cultivo.

Fase exponencial (logarítmica). Las poblaciones crecen exponencialmente; es decir, se
duplican cada cierto tiempo (constantemente).

Fase estacionaria. No se suministran nutrientes al medio de cultivo, se agotan algunos
nutrientes esenciales y se acumulan productos de desecho. Así, se inhibe el crecimiento, el cual entra en
fase estacionaria. Existe un equilibrio entre las que se reproducen y las que se mueren.

Fase de muerte. El número de células disminuye gradualmente, debido al agotamiento
de las reservas intracelulares, a la falta de nutrientes y a la acumulación de productos tóxicos en el medio.
2. CULTIVO CONTINUO.
Suministrando periódicamente medio de cultivo fresco y eliminando el “gastado”. Con 2 dispositivos:

Quimiostato. Suministra continuamente una cantidad controlada de medio fresco al
cultivo, al tiempo que una cantidad igual de medio usado se elimina por el desagüe. El número de células
se mantiene.

Turbidostato. El control está regulado por un turbidómetro, instrumento que permite
mantener constante la turbidez (medida de la densidad celular en el cultivo).
OBSERVACIÓN DE MICROORGANISMOS
 Preparación en fresco. Dos técnicas:

En fresco simple. Una gota de la muestra que se va a observar se deposita en el
portaobjetos y se tapa con el cubreobjetos. Protistas y hongos.

En gota pendiente. Se coloca una gota de la muestra en el centro de un anillo de
vaselina que se ha dispuesto previamente sobre el cubreobjetos. Se coloca el portaobjetos excavado y se
da la vuelta el conjunto.
 Tinciones.

Simple. Único colorante (azul de metileno). Para aumentar el contraste.

Específica. Un ejemplo es la tinción negativa. Se coloca de nigrosina o tinta china y se
extiende el inóculo sobre ella dejándola secar antes de observarla al microscopio.

Diferencial. Se usan al menos des colorante distintos. La más utilizada es la tinción de
Gram (cristal violeta, safranina).
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2. BACTERIAS.
Son microorganismos con una organización celular procariota ( entre 0.1 y
50m).
La fisiología y el metabolismo bacterianos se caracterizan por su extraordinaria
variedad: existen formas fotótrofas, quimiótrofas, autótrofas y heterótrofas. Muchas
bacterias son facultativas, es decir, tienen la capacidad de utilizar distintas fuentes de
energía o de carbono.
Esta amplia variedad, junto con su pequeño tamaño y su rápido crecimiento,
convierten a las bacterias en el grupo de organismos vivos más ampliamente
distribuidos.
Algunas bacterias pueden desarrollarse en manantiales y su rápido crecimiento,
convierten a las bacterias en el grupo d organismos vivos más ampliamente distribuidos.
Reproducción. Se dividen asexualmente por bipartición y por gemación. La
reproducción sexual no existe; se producen fenómenos parasexuales, en los que se
transfieren fragmento de material genético de una bacteria donadora a una receptora.
Tres tipos:
 Transformación. Se transfiere un fragmento de ADN libre desde la
bacteria donadora hasta la receptora. No es necesario el contacto entre ambas células.
 Transducción. Se transfieren fragmentos génicos desde la bacteria
donadora a la receptora a través del virus.
 Conjugación. Se transfieren plásmidos conjugativos a través de pelos
sexuales. Se requiere contacto entre la célula donadora y la receptora.
Según la clasificación oficial se dividen en cuatro grandes grupos:
 Bacterias gram negativas. Pared celular mureínica de tipo gram negativo. En
ocasiones se desarrollan yemas, apéndices o cuerpos fructíferos. Algunas tienen ciclos
celulares complejos.
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Se incluyen en este grupo las cianobacterias, que contienen clorofila (fotosíntesis
oxigénica); las bacterias rojas ( o púrpura) y verdes, con bacterioclorofila (fotosíntesis
anoxigénica).
Existen grupos con metabolismo quimioautótrofo y quimiorganótrofo capaces de
metabolizar gran variedad de compuestos orgánicos. Ejemplo: Escherichia coli,
Salmonella typhi, Shigella.
 Bacterias gram positivo. Poseen paredes mureínicas de tipo gram positivo.
Todas tienen metabolismo quimiorganótrofo, aunque presentan también gran variedad
de capacidades metabólicas (respiración y fermentaciones).
Algunas de estas bacterias producen endosporas, formas resistentes al calor y a
las condiciones ambientales adversas (radiaciones, desecación, etc). Las endosporas se
generan en el interior de las células vegetativas. Constituyen formas deshidratadas, sin
metabolismo apreciable, y rodeadas de una gruesa cubierta esporal. En condiciones
ambientales favorables germinan.
Los actinomicetos constituyen entramados análogos al micelio de los hongos.
Algunos son importantes productores de antibióticos. Ejemplo: Streptomyces.
 Micoplasmas. Carecen de pared celular y son parásitos obligados del ser
humano y de otros animales. Ejemplo: neumonía atípica.
 Arqueobacterias. Organismos relacionados filogenéticamente con las
eucariotas con una organización procariota típica. Características:
 Organización general procariota.
 Pared celular sin peptidoglicano.
 La membrana presenta lípidos exclusivos en los que el glicerol se une
por un enlace éter a las cadenas laterales hidrofóbicas.
 Realizan un metabolismo fundamentalmente respiratorio en condiciones
aeróbicas o anaeróbicas.
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 Se desarrolla en medios ambientales extremos. Tres grupos: halófilas,
termoacidófilas y metanógenas (bacterias que producen metano en ambientes
anaerobios (estómago de rumiantes)).
3. PROTOCTISTAS MICROSCÓPICOS (PROTISTAS).
Los protoctistas son organismos con una organización celular típicamente
eucariota, unicelulares o coloniales, en los que no existe diferenciación tisular. Se
incluyen los protozoos, algas microscópicas y los hongos mucosos. Proceden de un
ancestro eucariota universal.
 Protozoos. Son móviles, heterótrofos y organótrofos, aunque comprenden
algunas especies fotosintéticas con cloroplastos, como el grupo de los fitoflagelados.
La locomoción se produce con cilios y flagelos, o formando corrientes que
originan pseudópodos. También se pueden mover por deslizamiento o flexión de la
célula.
Los protozoos se dividen asexualmente por escisión binaria, aunque también se
puede dar reproducción sexual.
Presentan quistes de resistencia (células sin metabolismo apreciable, rodeadas de
una gruesa cubierta) esporas.
 Algas microscópicas. Son eucariotas con cloroplastos. Tienen pared celular de
celulosa o de quitina; otros grupos, sin embrago, carecen de pared celular. Los
polímeros carbonados de reserva de la célula son muy variados y sólo en algunos
grupos se sintetiza el almidón.
Son acuáticos y forman fitoplancton. También se encuentran en superficies
húmedas.
 Hongos mucosos. Son eucariotas heterótrofos con un ciclo de vida complejo.
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