MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL Dirección de Calidad Educativa Blgo. Carlos Guillermo Quiroz Carrillo Dr. Introducción a la microbiología ambiental.

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1 MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL Dirección de Calidad Educativa Blgo. Carlos Guillermo Quiroz Carrillo Dr. Introducción a la microbiología ambiental

2 Propósito de la Clase Valorizar y aplicar los conceptos básicos de microbiología general en la ingeniería ambiental.

3 ¿ Cuales cursos usarían para analizar este escenario? Ciencias naturales BiologíaBotánicaZoologíaMicrobiologíaGeologíaQuímicaOrgánicaInorgánicaFísicaHidrologíaAstronomía Nor Yauyos Cochas

4 La palabra biología deriva de dos palabras griegas: bíos “vida” y –logía “tratado, estudio, ciencia”. Biología: Ciencia que estudia la vida y los componente relacionados a ella. Cada organismo es un sistema biológico formado por millones de otros sistemas biológicos (órgano  células) (SOLOMON et al., 2014) Definición de biología

5 Ramas de la Biología Biología MicrobiologíaFisiologíaBioquímicaZoologíaBotánicaCitología

6 Microbiología (MO) La palabra microbiología deriva de tres palabras griegas: micro “ pequeño” bíos “vida” y –logía “tratado, estudio, ciencia”.  “estudio de la vida microscópica ” Es el estudio de los MO que viven en forma de células aisladas o en grupo, que comprende a los virus, priones, procariotas (arquebacterias, bacterias y cianobacterias (algas azules)) y algunas eucariotas (algas, protozoarios, hongos y mohos). (DE ROBERTIS et al., 2000, BROOKS et al., 2014) Virus 30-300nm Bacterias 1-10 um

7 Microbiología Cel. Procariontas - Arquebacterias, bacterias y cianobacterias (algas azules) Cel. Eucariotas - Algas, protozoarios, hongos (mohos y levaduras) Moléculas Subcelulares -Virus -Priones Microbiología estudia

8 Genética microbiana: Estudio de la función de los genes, su expresión y regulación. Microbiología Clínica: Estudio de microorganismos que producen enfermedad y su proceso infeccioso consecuente. Microbiología ambiental: estudio de la función y diversidad de los microbios en sus entornos naturales y artificiales. Microbiología industrial: estudia la aplicación de la biotecnología de los microorganismos en la industria. Virología: Estudio de los virus, replicación, patogenia Micología: estudio de los hongos Parasitología: estudio de los parásitos en general Protozoología: estudio de los protozoos Aplicaciones de la Microbiología

9 Que es la Microbiología Ambiental? La Microbiología Ambiental es el estudio de la composición y fisiología de las comunidades microbianas en su medio ambiente natural (aire, suelo y agua) y en medios artificiales (bioreactores), La ecología Microbiana estudia las relaciones entre los MO y sus hábitat bióticos y abióticos, Así mismo estudia el rol de los MO como agentes contaminantes y descontaminantes.

10 Papel de los microorganismos en el ambiente MO “patógenos” en el agua y aire pueden ser nocivos para la salud humana Descontaminación ambiental, Bacterias fijan C, N, S, H, O Fotosintesis Formación: Liquenes (Hongo+Organismo fototropico- Alga/Cianobacteria) Micorrizas (Hongo+Planta) Microbiomas (MO+animales)Formación del humus que es resultado de la degradación microbiana. Benéfico Perjudicial

11 Importancia de la microbiología Ambiental Elaboración de productos industriales (pan, queso, cerveza, antibióticos, vacunas, vitaminas, enzimas y otros) Bio fábricas- Biotecnología Parte de microbiomas naturales Fuente de nutrientes en la base de todas las cadenas alimentarias y redes ecológicas. (GRICE; SEGRE, 2011)

12 Han ocasionado también daños a los seres humanos. En 1347, la peste o muerte negra arrasó Europa (la peste había matado a 1/3 de la población) Existen microorganismos que afectan a animales, plantas, instalaciones industriales que afectan a alimentos. Importancia de la microbiología Ambiental En la actualidad, los microbiólogos y otros científicos continúan luchando contra enfermedades mortales como el SIDA y la malaria La sociedad humana se “perjudica” de los microorganismos de muchas formas:

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14 Algunos acontecimientos importantes en el desarrollo de la Microbiología Fecha Acontecimiento histórico microbiológico Fracastoro, propone: las enfermedades son causadas por organismos vivos invisibles 1546 1676 Leeuwenhock descubre las bacterias «animáculos » 1668 Francesco Redi publica su trabajo contradiciendo la generación espontánea de gusanos 1765-1776 Spallanzani refuta la teoria de la generación espontánea 1590 Jansen, desarrolla el 1er microscopio útil compuesto Robert Hook, descubrió los mohos (hongos) 1664 Needhan, publica su trabajo sobre la generación espontánea. 1748

15 En 1676, Antony van Leeuwenhoek, consigue hacer del microscopio simple dotado de lente, describe las bacterias, a los que llama "animáculos" o pequeños animales Microscopio de Leeuwenhoek Antonie van Leeuwenhoek

16 Recordando: Teoría de la Generación Espontánea Argumenta que los organismos vivos podían originarse a partir de materia no viva Jan Baptista van Helmont Receta para obtener ratones

17 En 1688, Redi publica su trabajo en que refuta la generación espontánea de gusanos “Colocó carne en tres recipientes: el 1° frasco lo dejó descubierto; el 2° lo tapó con una gasa; y el 3° lo tapó con un corcho, para evitar que pasen las moscas. Después de unas semanas, observo que en la 1º jarra, la que estaba abierta, habían crecido larvas. En la 2º jarra y en la 3°, su interior estaba podrido y olía mal, pero no había crecido ninguna larva. Aparecen gusanos Aparecen huevos de mosca No aparecen gusanos

18 En 1748, el inglés John Needham, publicó los resultados de sus experimentos defendiendo la teoría de la generación espontánea. Needham hirvió caldo de cordero y dejó abiertos los matraces. Tras un periodo de incubación, muchos de los matraces estaban turbios y contenían microorganismos. Needham creía que esto demostraba que la vida surge de la materia no viviente.

19 En 1765-1776, Lazzaro Spallanzani refuta la teoría de la generación espontánea de Needhman. Cerró primero herméticamente matraces de vidrio que contenían agua y semillas. Si estos matraces se calentaban durante 3/4 de hora, no se producía crecimiento microbiano, siempre que estuviesen cerrados herméticamente.

20 Pasteur demuestra que la fermentación acidoláctica se debe a un microorganismo Algunos acontecimientos importantes en el desarrollo de la Microbiología Fecha Acontecimiento histórico microbiológico 1857 1861 Pasteur demuestra que los microorganismos no se originan por generación espontánea Koch demuestra que el carbunco es causado por Bacillus anthracis Koch descubre el bacilo de la Tuberculosis 1876-1877 1882 1884 Se publicaron por primera vez los postulados de Koch 1887-1890 Winogradsky estudio las bacterias del azufre y las nitrificantes 1889 Beijerinck aislo bacterias de los nódulos radiculares 1953 Watson y Crick propuso la estructura de doble hélice del ADN

21 En 1861, Louis Pasteur, refuta definitivamente la teoría de la generación espontánea. “En primer lugar realizó un experimento para demostrar la función del algodón para retener microorganismos: filtró aire a través de un algodón y observó que habían quedado atrapados partículas semejantes a esporas de plantas; si se colocaba un trozo de este algodón en un medio estéril se producía crecimiento microbiano”

22 “Simultáneamente expuso otros matraces que carecían de ese filtro (algodón), y calentó los cuellos de éstos en una llama para darles distinta formas curvadas y alargadas manteniendo el extremo de los cuellos abiertos a la atmósfera. El cuello alargado y curvado dificultaba el paso del aire, y por ello de las partículas de polvo, hasta el caldo de cultivo, por lo tanto los matraces no se contaminaban”. En 1861, Louis Pasteur, refuta definitivamente la teoría de la generación espontánea.

23 1. Pasteur, introdujo soluciones de nutrientes en matraces 2. Calentó los cuellos en una llama para darles distinta formas alargadas y curvadas 4. Se mantuvo los extremos de los cuellos abiertos a la atmósfera. Luego hirvió los caldos y lo dejó enfriar. 3. La curvatura, dificulta el paso del aire y por ende el paso de partículas de polvo hacia el interior del caldo. 5. No se produjo crecimiento microbiano en el caldo, a pesar de permanecer el cuello abierto, debido a que el polvo y los microbios se quedaron atrapados en las paredes de los cuellos curvados. 6.Si se mantiene el matraz con cuello curvado en posición vertical, no ingresan los microorganismos al caldo. 7. Si se inclina el matraz, el polvo y los microorganismos ingresan al interior, provocando la contaminación del caldo.

24 El papel de los microorganismos en la enfermedad “Estos criterios de demostración de la relación causal entre un microorganismo y una enfermedad específica se conocen como postulados de Koch” En 1876-1877, Koch demuestra que el carbunco es causado por Bacillus anthracis. “La primera demostración del papel de las bacterias como agentes causales de enfermedades se debió a la investigación del carbunco por Robert Koch”.

25 1. El microorganismo causal debe estar presente en cada caso de enfermedad, pero ausente en organismos sanos. 2.Hay que aislar y desarrollar en cultivo puro al microorganismo sospecho. 3.Al inocular el microorganismo sospechoso aislado en un huésped sano, se debe desarrollar la misma enfermedad. 4.El mismo microorganismo debe aislarse de nuevo a partir del huésped enfermo.. Postulados de Koch:

26 RESUMEN: Microbiología, rama de la Biología, que se encarga de estudiar los microorganismos (≤1 mm). Presenta sub disciplinas como Microbiología Ambiental. Leewenhoek, fue el primero que descubrió las bacterias y los denominó animáculos. Redi y otros investigadores, refutaron la teoría de la generación espontánea en relación con organismos de mayor tamaño (gusanos). Spallanzani, Pasteur, refutaron la teoría de la generación espontánea en relación con los microorganismos.

27 RESUMEN: El papel de los microorganismos en los ciclos del Carbono, Nitrógeno y Azufre fue estudiado por primera vez por Winogradsky y Beijerinck. La Microbiología es importante para el hombre, desde el punto de vista: industrial, alimentos, agrícola, ambiental y salud pública Los postulados clásicos de Koch, sirven para demostrar una relación directa entre un agente patógeno sospechoso y una determinada enfermedad. Koch, argumentó la teoría “ microorganismo-enfermedad”, demostrando que la enfermedad del carbunco es causado por una bacteria llamada Bacillus anthracis.

28 Actividades Responder las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es la microbiología? 2.¿A qué microorganismos estudia la microbiología? 3.Desde su punto de vista explique como los MO pueden ser benéficos o perjudiciales 4.Proponga un experimento que niegue la generación espontánea 5.Explicar como interfieren los MO en el medio ambiente. Proponer un ejemplo.

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