Clasificación de los Microorganismos

La microbiología estudia diversos grupos de microorganismos, que se clasifican en:

• Organismos eucariotas: Poseen células con un núcleo definido que contiene el material genético, separado del citoplasma por una membrana. Incluyen:
  • Hongos unicelulares (levaduras).
  • Hongos pluricelulares (mohos).
  • Protozoos.
  • Helmintos (estudiados principalmente en parasitología).
• Organismos procariotas: Carecen de una membrana nuclear, por lo que el material genético se encuentra disperso en el citoplasma. Incluyen:
  • Bacterias.
• Virus: Partículas acelulares compuestas por material genético (ADN o ARN) rodeado por una cubierta proteica (cápside). Son parásitos intracelulares obligados, carecen de metabolismo propio y necesitan una célula huésped para replicarse.

Historia de la Microbiología: Descubrimientos Clave

Anton van Leeuwenhoek

Leeuwenhoek, un comerciante holandés, construyó los primeros microscopios, que le permitieron observar por primera vez microorganismos, a los que llamó «animáculos». Sus lentes alcanzaban hasta 200 aumentos.

Refutación de la Generación Espontánea

La teoría de la generación espontánea, que postulaba que los seres vivos podían surgir de materia inanimada, fue refutada por varios científicos:

• Francesco Redi: Demostró que los gusanos no aparecían en la carne si se evitaba que las moscas depositaran sus huevos.
• Lazzaro Spallanzani: Calentó caldos en recipientes sellados, demostrando que no se desarrollaban microorganismos a menos que los recipientes se abrieran.
• Louis Pasteur: Diseñó matraces con cuello de cisne que permitían la entrada de aire pero impedían el acceso de microorganismos, demostrando que la vida solo proviene de la vida (biogénesis). Sus experimentos terminaron definitivamente con la teoría de la generación espontánea.

Postulados de Koch

Robert Koch estableció una serie de criterios, conocidos como los Postulados de Koch, para demostrar que un microorganismo específico causa una enfermedad concreta:

1. El microorganismo debe estar presente en todos los casos de la enfermedad y ausente en individuos sanos.
2. El microorganismo debe ser aislado y cultivado en cultivo puro.
3. La enfermedad debe reproducirse cuando un cultivo puro del microorganismo se inocula en un huésped susceptible sano.
4. El mismo microorganismo debe ser reaislado del huésped infectado experimentalmente.

Koch identificó los agentes causantes de la tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis) y el cólera (Vibrio cholerae).

Otros aportes:

• Kitasato: Descubrió Clostridium tetani, la bacteria causante del tétanos.
• Johan Schroeter: Desarrolló los primeros cultivos sólidos utilizando rodajas de patata.
• Koch: Perfeccionó los cultivos sólidos utilizando agar, un polisacárido extraído de algas rojas.
• Petri: Introdujo las placas de Petri, recipientes de vidrio o plástico que se utilizan para cultivar microorganismos.

La Microbiología Moderna

La microbiología actual se divide en dos grandes áreas:

• Microbiología básica: Estudia la morfología, fisiología, bioquímica, genética, ecología y taxonomía de los microorganismos.
• Microbiología aplicada: Utiliza los conocimientos de la microbiología básica para resolver problemas y obtener beneficios en diversas áreas, como:
  • Microbiología sanitaria.
  • Microbiología de los alimentos.
  • Microbiología ambiental.
  • Microbiología industrial y biotecnología.

Relación de la Microbiología con Otras Ciencias

Microbiología y Virología

• Ivanowski (1892): Descubrió el virus del mosaico del tabaco (TMV).
• Stanley: Cristalizó el TMV y estudió su estructura.
• Diener: Descubrió los viroides.
• Prusiner: Descubrió los priones.
• Luc Montagnier (1983): Descubrió el VIH.

Microbiología e Inmunología

• Jenner: Desarrolló la primera vacuna contra la viruela.
• Pasteur: Desarrolló vacunas contra el cólera aviar y la rabia.
• Desarrollo de toxoides y vacunas recombinantes.

Microbiología y Genética

• Oswald Avery, Colin MacLeod y MacLyn McCarty (1944): Demostraron que el ADN es el portador de la información genética.
• Watson, Crick y Wilkins (1953): Descubrieron la estructura del ADN.

Microbiología y Quimioterapia

• Lister: Introdujo la cirugía aséptica.
• Ehrlich: Desarrolló el concepto de «bala mágica» y el salvarsán para tratar la sífilis.
• Fleming (1928): Descubrió la penicilina.

Bioseguridad en el Laboratorio de Microbiología (Tema 2)

El trabajo en un laboratorio microbiológico implica riesgos debido al manejo de organismos infecciosos. Las principales vías de infección son:

• Vía aérea (inhalación): Brucella, Mycobacterium tuberculosis, Coxiella burnetii, adenovirus, etc.
• Vía digestiva (ingestión): Salmonella, Shigella, Campylobacter, etc.
• Vía parenteral (inyección, heridas, conjuntivas): Hepatitis B, infecciones estreptocócicas y estafilocócicas, etc.

Transporte y Recepción de Muestras

• Utilizar contenedores de plástico con cierre de rosca.
• Identificar claramente las muestras con etiquetas autoadhesivas.
• Evitar el contacto del volante de petición con la muestra.

Clasificación de Microorganismos por Grupos de Riesgo

• Grupo I: Microorganismos comunes sin riesgo.
• Grupo II: Patógenos que causan enfermedades leves (ej. Salmonella no typhi, virus influenza).
• Grupo III: Patógenos que causan infecciones graves (ej. Brucella, M. tuberculosis, Hepatitis B).
• Grupo IV: Patógenos que causan enfermedades muy graves y para las que no existe tratamiento efectivo (ej. virus del Ébola).

Normas de Seguridad en el Laboratorio

• Usar bata (preferiblemente de cirujano).
• Prohibido comer, beber o fumar.
• Registrar los accidentes en un cuaderno de incidencias.
• Cubrir las heridas y usar guantes.
• Manipular los cultivos con cuidado para evitar la formación de aerosoles.
• Esterilizar las asas de inoculación antes y después de su uso.
• No pipetear con la boca; utilizar dispositivos de pipeteo (peras de goma).
• Limpiar el laboratorio con desinfectante después del trabajo.
• Lavarse las manos antes de salir del laboratorio.

Materiales Especiales en el Laboratorio de Microbiología

• Portaobjetos y cubreobjetos: Para preparaciones microscópicas.
• Placas Petri: Para cultivos microbianos.
• Recipientes de muestras: Preferiblemente de plástico.
• Pipetas Pasteur y cuentagotas: Para la manipulación de líquidos.
• Asas de siembra: Para transferir cultivos.
• Hisopos: Para la toma y el transporte de muestras.

Cabinas de Seguridad Biológica (CSB)

Las CSB protegen al usuario, al ambiente y, en algunos casos, a la muestra, de la exposición a agentes biológicos. No se deben utilizar con materiales radioactivos, tóxicos o corrosivos.

Tipos de Cabinas

• Clase I:
  • Funcionan a presión negativa con una abertura frontal.
  • Extraen el aire al 100% a través de filtros HEPA.
  • No protegen la muestra de la contaminación.
• Clase II:
  • Protegen al trabajador, a la muestra y al ambiente.
  • Flujo laminar vertical con recirculación parcial del aire.
  • Dos subtipos:
    • Tipo A1/A2: 70% del aire recircula y 30% se extrae.
    • Tipo B1/B2: 30% del aire recircula y 70% se extrae.
• Clase III:
  • Totalmente selladas con guantes integrados.
  • Todo el aire es filtrado y extraído al 100% con doble filtro HEPA.
  • Ofrecen la mayor protección y se utilizan para agentes de los grupos III y IV.

Elección de la cabina:

1. Riesgo del agente biológico.
2. Técnicas empleadas.
3. Generación de aerosoles.
4. Necesidad de protección de la muestra experimental.

Estructura y Morfología de Bacterias, Virus y Hongos

Bacterias

Las bacterias son organismos unicelulares procariotas. Se diferencian de las células eucariotas en:

1. Ausencia de membrana nuclear.
2. ADN circular en una sola molécula, sin histonas.
3. Ausencia de mitocondrias; la respiración se realiza en la membrana plasmática.
4. Reproducción asexual, generalmente por fisión binaria (sin meiosis).

Estructura Bacteriana

• Elementos obligados:
  • Pared celular: Protege y da forma a la bacteria. Existen dos tipos principales:
    • Gram positivas (Gram+): Pared gruesa con una capa de peptidoglicano (mureína).
    • Gram negativas (Gram-): Pared delgada con una capa de peptidoglicano y una membrana externa.
  • Membrana plasmática: Regula el intercambio de sustancias entre la bacteria y el exterior.
  • Citoplasma: Contiene ribosomas, inclusiones y el material genético.
  • Ribosomas: Responsables de la síntesis de proteínas (70S).
  • Región nuclear (nucleoide): Contiene el ADN bacteriano.
• Elementos facultativos:
  • Cápsulas: Capa externa de polisacáridos o polipéptidos que proporciona protección y puede contribuir a la virulencia.
  • Flagelos: Apéndices filamentosos que permiten la movilidad. Según su disposición, se clasifican en:
    • Monótricos (un solo flagelo).
    • Lofótricos (un penacho de flagelos en un extremo).
    • Anfítricos (flagelos en ambos extremos).
    • Perítricos (flagelos distribuidos por toda la superficie celular).
  • Fimbrias o pelos: Apéndices cortos y numerosos que facilitan la adhesión a superficies.
  • Endosporas: Formas de resistencia que permiten a la bacteria sobrevivir en condiciones adversas.

Formas Bacterianas

• Cocos (esféricos):
  • Cocos aislados.
  • Diplococos (en pares).
  • Estreptococos (en cadenas).
  • Estafilococos (en racimos).
• Bacilos (alargados):
  • Bacilos aislados.
  • Diplobacilos (en pares).
  • Estreptobacilos (en cadenas).
• Espirilos (helicoidales):
  • Espirilos rígidos.
  • Espiroquetas (flexibles).

Virus

• Parásitos intracelulares obligados, sin estructura celular.
• No pueden multiplicarse fuera de una célula viva.
• Estructura:
  • Material genético: ADN o ARN, nunca ambos.
  • Cápside: Envoltura proteica que rodea el material genético.
  • Algunos virus poseen una envoltura lipídica externa (peplos).
• Clasificación por su forma:
  • Icosaédricos.
  • Helicoidales.
  • Complejos.

Hongos y Levaduras

• Organismos eucariotas, heterótrofos (no realizan fotosíntesis).
• Pueden ser unicelulares (levaduras) o pluricelulares (mohos).
• Reproducción:
  • Asexual: Gemación, esporulación, fragmentación.
  • Sexual: Formación de esporas (ascosporas, basidiosporas, etc.).
• Clasificación de los hongos:
  1. Mixomicetos: Similares a protozoos, no patógenos.
  2. Eumicetos (hongos verdaderos):
     • Ficomicetos: Mohos, algunos patógenos.
     • Ascomicetos: Levaduras (Saccharomyces), hongos patógenos (Candida, Aspergillus).
     • Basidiomicetos: Hongos comestibles, Cryptococcus (patógeno).
     • Deuteromicetos: Hongos sin reproducción sexual conocida, como Trichophyton (causa micosis en humanos).