Introducción a la Microbiología Lic en Biotecnologia2016

INTRODUCCION
A
LA MICROBIOLOGIA
Microbiología
Lic. en Biotecnología-2016
La Microbiología es una rama de la Biología que estudia a los
microorganismos, organismos microscópicos, con importancia básica y
aplicada.
La palabra microbiología deriva de tres palabras griegas: Mikros:
pequeños; Bios: vida; Logos: ciencia.
Los mayores grupos son Bacteria, algas, protozoos, helmintos (parasitos
invertebrados) y hongos. Los virus son parásitos celulares obligados
Tipos de Microorganismos
Celular
Procariotas
Acelular
Eucariotas
Virus
(b) VirusTypes
(a) Cell Types
Eukaryotic
Prokaryotic
Nucleus Mitochondria
Chromosome
Ribosomes
Envelope
Capsid
Ribosomes
Nucleic
acid
AIDS virus
Cell wall Cell
membrane
Flagellum
Flagellum
Bacteria y archaea
Cell membrane
Hongos,algas,
protozoos,
helmintos
Bacterial virus
Virus y
bacteriofagos
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Importancia de los microorganismos
Los microorganismos son los primeros organismos que se encuentran en
el registro fósil (supervivencia, adaptación y evolución)
Llevan a cabo reacciones esenciales en el medio ambiente
Los microorganismos se pueden utilizar en investigación
Están asociados a enfermedades infecciosas
Los microorganismos son ubicuos (corteza terrestre, capas de hielo
polares, órganos de plantas y animales, volcanes, fondo del mar…)
Microorganismos en el ambiente
• Fotosíntesis microbiana (CO2 --- luz
materia orgánica) representan la mayor
parte del oxígeno de la atmósfera de la
Tierra
– Anoxigénico, Oxigenico (70% O2)
• Microorganismos son esenciales para la
descomposición de organismos muertos
en compuestos simples
• Muchos elementos biológicamente
importantes (S, N, P) son ciclados por los
microorganismos = reciclaje de nutrientes
– Producción de gas, (hidratos de
carbono en ganados)
Evolución de los
microorganismos
La información hereditaria en los
seres vivos cambia gradualmente
a través del tiempo; estos cambios
resultan en cambios estructurales
y funcionales a través de muchas
generaciones
Existen dos ideas preconcebidas:
1.- Todas las nuevas especies se
originan a partir de especies
preexistentes
2.- Los organismos estrechamente
relacionados tienen características
similares, evolucionan a partir de
un antepasado común
Línea del tiempo
Cinco Reinos (Whittaker 1969)
Tres dominios (Carl Woese)
16SrRNA
¿Cuál fue la primera célula, tal como la entendemos ahora?
Se cree que las primeras estructuras autoreplicativas fueron células que
surgió hace 4.000 Millones de años y luego derivó, dada la similitud que
tienen todas las células, en LUCA (Last Universal Common Ancestor) 3.5 3.8 mil Millones de años
Evidencia:
a) un sistema de transcripción y traducción que incluía ribosomas con proteínas,
factores de transcripción y una RNA polimerasa DNA-dependiente; (b)
metabolismo energético dependiente de ATPasas asociadas a membranas; (c)
biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y coenzimas y (d) presencia de un
genoma de DNA (Lazcano et al., 1992).
P-lípidos →
membranas
RT
DNA Pol
Moléculas orgánicas
complejas producidas al azar en
Un proceso que duró centenares
de millones de años
Ribo-organismos
mejores
catalizadores
1ros ribosomas
4.000 MY
La evolución seleccionó
finalmente la célula como
la mejor solución estructural
para mantener las
características
fundamentales de la vida
3.500 MY
Qué estudia la microbiología?
Ciencia básica:
proporciona y desarrolla herramientas para investigar los
procesos fundamentales de la vida.
Utilizando microorganismos se ha logrado obtener un
conocimiento de las bases químicas y físicas de la vida (estudio
de vías metabólicas, producción de energía)
- comparten muchas propiedades con células de
microorganismos multicelulares.
- pueden crecer en medios de cultivo de laboratorio con altas
densidades de población (biomasa)
Qué estudia la microbiología?
Como ciencia aplicada: trata muchos problemas prácticos importantes en la
medicina, la agricultura y la industria.
- Enfermedades: Hombre, plantas y animales
- Fertilización de suelos (degradación de materia orgánica). Agricultura
- Alimentos
- Biocombustibles
- Biotecnología: mejora procesos (tecnología DNA recombinante, cepas
modificadas)
- Ecología y biorremediación (suelo, agua, atmósfera)
- Obtención de antimicrobianos, proteínas, enzimas, aditivos
- Anticuerpos
- Vacunas
Microorganismos
en la industria
La industria alimentaria: fabricación de queso,
yogur. Muchos artículos de panadería y
muchas de las bebidas alcohólicas, se
fabrican utilizando levaduras.
La industria farmacéutica: fabricación de
antibióticos, obtención de vacunas, obtención
de hormonas (la insulina, utilizando bacterias
transformadas con el gen humano de la
insulina-especie transgénica).
Producción de enzimas que son útiles en la
industria alimentaria, textil.... Producción de
conservantes (ácido glutámico-potenciador de
sabores y aromas, aditivos (ácido cítrico);
etanol (combustible): enzimas (proteasasdetergentes)
Biotecnología
La Biotecnología constituye uno de los campos
más novedosos y prometedores de la
Microbiología y contempla el uso de
microorganismos en procesos industriales a gran
escala.
- Ingeniería Genética
desarrolla nuevos productos y organismos
genéticamente modificados (GMOs)
– Tecnología del DNA Recombinante
permite diseñar microorganismos para
sintetizar hormonas (insulina, hormona del
crecimiento), enzimas y fármacos
– Terapia génica
reemplaza las partes faltantes de genes
defectuosos en las células humanas a través
de la ingeniería genética
La biotecnología moderna
Consiste en la utilización de técnicas de manipulación del ADN para la
obtención de microorganismos que den lugar a productos de interés o a la
mejora de la producción.
La Biotecnología moderna requiere el uso de técnicas de ingeniería genética.
Se crean organismos genéticamente modificados (OGM) con distintos fines:
Industria ganadera o agrícola:
Resistencia a plagas o sequías.
Resistencia a bajas temperaturas.
Resistencia a variaciones de salinidad.
Mayor producción.
Producción de sustancias como vitaminas o proteínas que no posea el
organismo sin modificar.
Resistencia a herbicidas.
Industria farmacéutica:
Se crean organismos genéticamente modificados (OGM) capaces de formar
moléculas o sustancias que no le son propias. De esta forma se obtienen
antibióticos, hormonas, vacunas, y proteínas que no producen rechazo en el
paciente.
Medicina:
Diagnóstico de enfermedades genéticas para detectar enfermedades
derivadas de la disfunción de un gen antes de que la enfermedad se
desarrolle ( Alzheimer, Parkinson).
Conseguir la curación o el alivio de una enfermedad producida por la
disfunción de un gen introduciendo en el enfermo el gen “sano” o inhibiendo
la acción del gen defectuoso (terapia génica).
Comparación del ADN de un individuo con otro ADN, para identificar a una
víctima, para pruebas de paternidad o para la autoría de un delito.
Medio ambiente (Biorremediación):
Recuperación de suelos contaminados con metales pesados.
Obtención de energía a partir de aguas residuales en las depuradoras.
Degradación de residuos tóxicos.
Obtención de plásticos biodegradables mediante bacterias modificadas.
OMG
Los organismos genéticamente modificados (OGM) son aquellos a los
que, mediante técnicas de ingeniería genética, se les han alterado su ADN.
Se crean introduciendo un gen de un ser vivo en el ADN de otro individuo
de una especie totalmente distinta, por ejemplo se puede introducir en el
ADN de una planta, un gen de una bacteria que contenga capacidad para
destruir insectos. De esta forma se consiguen individuos con características
diferentes a los individuos naturales. Ese proceso se llama manipulación
genética o recombinación.
La primera generación de transgénicos se refiere a características
introducidas como insumos agrícolas (Roundup, Bt) y combaten plagas
La segunda generación modifica las características postcosecha (tomate
de maduración retardado ej. con gen de retardador de maduración)
La tercera generación de modificación genética se aboca al cambio del
valor nutricional del producto (ej. enriquecimiento del arroz con Vitamina A:
Golden rice)
Repercusiones agro-biológicas
Resistencia a otros agroquímicos, específicamente plaguicidas,
incluidos algunos naturales
Riesgo de seguridad de ADN
Polinización indeseada
Hibridación o cruce con especies silvestres
Reducción de la biodiversidad por OGM
Muerte de fauna silvestre y afectación de la cadena alimenticia
natural (trófica)
Destrucción de la reacción autoimune de la planta
Reducción de microorganismos en los suelos
Contaminación genética (nuevos virus, bacterias)
Resistencia a insectos y surgimiento de nuevas plagas, más
difíciles de controlar
Resistencia de plantas a antibióticos y tratamientos tradicionales
Riesgos desconocidos por cúmulo de factores, que afectan la
biodiversidad y los ecosistemas
La ingeniería genética
La ingeniería genética es el conjunto de técnicas utilizadas en la
manipulación del ADN. De esta forma podemos:
Quitar uno o más genes.
Añadir uno o más genes.
Aumentar el número de moléculas de ADN.
Clonar células.
Crear organismos genéticamente modificados (OGM).
La técnica para obtener una proteína por ingeniería genética se realiza
en varios pasos:
Selección y obtención del gen.
Selección de un vector.
Formación de un ADN recombinante.
Selección de una célula anfitriona.
Síntesis y obtención de proteínas correspondientes al gen
manipulado.
Uso de microorganismos en el mejoramiento genético
de plantas
Transformación de Plantas
Biobalística
o
Agrobacterium
Mejoramiento
Genético
Resistencia a
Patógenos
Insectos
Hongos
Bacterias
Resistencia a
Herbicidas
Roundup
Calidad del
Producto
Color
Postcosecha
Listo
Sistemas de transferencia de ADN basados en vectores biológicos
- Sistemas basados en Agrobacterium tumefaciens
y Agrobacterium rhizogenes.
- Sistemas basados en virus vegetales.
Sistemas de transferencia directa de ADN
- Transferencia por biobalística (micropartículas de oro o tungsteno que
tiene aglomerado el DNA foráneo).
- Transferencia mediada por cationes divalentes y/o electroporación
- Transferencia por microinyección.
Pulsador de
electroporación
Electroporación de protoplastos
Agrobacterium
tumefaciens
Agrobacterium tumefaciens
Bacteria del
suelo Gram (-)
Tumor de tallo provocado
por Agrobacterium tumefaciens
Las agallas son protuberancias formadas por
conglomerados de células indiferenciadas
Agallas en
corona
Agrobacterium tumefaciens
Bacteria Gram negativa que infecta a las plantas en lugares donde
hay heridas y produce la enfermedad de las agallas en corona,
fundamentalmente en Dicoteledóneas.
La capacidad de Agrobacterium tumefaciens de introducir ADN
en el genoma de la planta permitió desarrollar vectores plasmídicos basados
en el plásmido Ti
El plásmido Ti (tumor-inducing) es el responsable de la
inducción de tumores, durante la infección se transfiere una
porción definida de este plásmido: T-DNA (DNA de
transferencia)
La integración y expresión de ciertos genes del T-DNA
(oncogenes) hace que las células transformadas se dividan sin
control. Codifican para la síntesis de fitohormonas (auxinas y
citoquininas) y de opinas (fuente de C y N para la bacteria).
¿Qué son los genes vir?
Codifican factores esenciales para la transferencia e integración
del T-DNA dentro del genoma de la planta.
Están ubicados en una región de 35 kb del plásmido Ti fuera de
la región del T-DNA.
Hay 25 genes vir distribuidos en 7 operones.
Responden a un metabolito secundario exudado por las plantas
cuando se les provoca una herida (acetosiringona)
Transformación genética: A. tumefaciens
Genes utilizados y carácter conferido en
plantas transgénicas
Tipo de gen utilizado en transgénesis
Carácter que confiere a la planta
Toxina de Bacillus thuringensis
Resistencia a Insectos
Proteína de la cubierta viral
Resistencia a Virus
Quitinasas, glucanasas de plantas y de
otros organismos
Resistencia a Hongos
Lisozima humana y
péptidos bactericidas
Resistencia a Bacterias
de
cerdo.
Otros
Genes cuyos productos afectan la
biosíntesis de aminoácidos, o la fotosíntesis
Genes cuyos productos afectan la
biosíntesis del etileno, o la formación de
pared celular
Resistencia a Herbicidas
Retraso maduración de frutos
Cuerpos parasporales
Producidos en algunas especies: Bacillus thuringiensis,
thuringiensis, B.
popiliae
Son cristales proteicos octaé
octaédricos (bipiramidales
(bipiramidales)) formados en
el esporangio durante la esporulació
esporulación
Agregació
Agregación regular de subunidades de una glucoproteí
glucoproteína
120 kD en fase IV (proteí
(proteínas Cry)
Cry)
de
Son insecticidas “ecoló
ecológicos”
gicos”, especí
específicos frente a larvas de
lepidó
lepidópteros, coleó
coleópteros y dí
dípteros
Mecanismo de acció
acción como insecticida:
Oruga ingiere materia vegetal con bacterias esporuladas
que producen Cry
La proteí
proteína Cry se disuelve en el tracto digestivo. El pH
alcalino
proteolisis que activa a la toxina
La toxina altera la permeabilidad del epitelio intestinal
pasa a la hemolinfa
pará
parálisis y muerte
Usos de los cuerpos parasporales
En agricultura y silvicultura ecoló
ecológica: preparados comerciales
de esporas que se fumigan sobre los campos.
En agricultura biotecnoló
biotecnológica: plantas Bt,
Bt, manipuladas por
ingenierí
ingeniería gené
genética, que producen en sus tejidos proteí
proteína Cry.
Cry.
Hay millones de hectá
hectáreas de plantas Bt (maí
(maíz, algodó
algodón,
patata, soja)
Evitan el uso de insecticidas quí
químicos, no selectivos y que
presentan problemas ecoló
ecológicos
Microorganismos en la conservación
del medio ambiente
Son útiles en la lucha frente a la contaminación, de
manera que se puedan obtener cepas que sean
capaces de consumir diversas sustancias tóxicas como
vertidos de petróleo, disolventes, etc., para
descontaminar aguas subterráneas, suelos o mares.
Detoxificación enzimática de metales
pesados por microorganismos
Fenotipos microbianos aprovechables en
aplicaciones ambientales
Microorganismos degradadores de petróleo
Impacto en Salud Pública
Sub-Disciplinas de la Microbiología
Bacteriología: Estudio de procariotas
Ficología: Estudio de algas
Virología: Estudio de virus
Micología: Estudio de hongos
Protozoología: Estudio de protozoos
Inmunología: Estudio del sistema inmune
Características de seres vivos
La célula es la unidad fundamental de la vida. Una célula aislada es
una entidad aislada de otras por una membrana y algunas tienen
pared celular exterior. Contiene estructuras químicas y componentes
subcelulares
El pequeño tamaño que presentan, les permite:
– elaborar una gran cantidad de sustancias con mayor rapidez
que en animales y vegetales.
– una mayor facilidad de intercambio de sustancias con el
entorno, lo que se traduce en una elevada supervivencia.
– multiplicarse rápidamente
– son ubicuos: se encuentran en todos los ambientes. Dada su
simplicidad, fácilmente puede adaptar su metabolismo a las
condiciones ambientales, aunque éstas sean muy cambiantes.
– fáciles de manipular, por lo que son ideales para la investigación
científica.
Importancia de ser pequeño
Una célula pequeña puede
llevar a cabo el intercambio
de nutrientes mas ventajosamente
Los microorganismos y su medio ambiente
o En la naturaleza, las células microbianas viven en poblaciones en
asociación con poblaciones de células de otras especies. Una población es
un grupo de células derivadas de una sola célula parental por sucesivas
divisiones celulares.
o El entorno inmediato en el que vive una población microbiana se llama
Hábitat.
o La diversidad y abundancia de los microorganismos en las comunidades
microbianas son controlados por los recursos (alimentos) y temperatura,
pH, contenido de oxígeno prevalecen en su hábitat.
o Las poblaciones microbianas interactúan entre sí de manera beneficiosa,
neutra o perjudicial. Por ejemplo, los productos metabólicos de desecho de
un grupo de organismos pueden ser nutrientes o incluso venenos a otros
grupos de organismos.
o Ecosistema: son todos los organismos vivos, junto con los componentes
físicos y químicos de su entorno. Los principales ecosistemas microbianos
son acuáticos (océanos, lagunas, lagos, arroyos, hielo, aguas termales),
terrestre (superficie suelos, subsuelo profundo), y otros organismos, como
las plantas y los animales.
Historia de la microbiología
Causa de las enfermedades
Ira de Dios
Mal aire
Vampiros
Arrepentimiento
Sol, altitud, sequedad
Estaca en el corazón
Los microorganismos
modificaron la historia?
Caída Imperio romano: La historia de los últimos siglos del poder romano
es una larga historia de la peste
Peste de Antoninus 165 DC duró 15 años y diezmó a la mitad de la
población. En 251 a 256 DC, se dice que otra epidemia mató a 5.000 por
día. En 542 a 543 DC, la "Plaga de Justiniano", identificado como peste
bubónica, tuvo una tasa de muerte de 10.000 por día.
Revolución Americana: Un hecho afortunado fue que Jorge Washington a
los 19 años tuvo viruela y curó espontáneamente. Durante la revolución
hubo una epidemia de viruela y los británicos usaron cadáveres para
diseminarla entre las tropas estadounidenses pero ellos enviaron
soldados que habían sufrido la enfermedad
Los microorganismos
modificaron la historia?
Un regalo para los EE.UU. del virus Fiebre Amarilla:
En 1799, Napoleón terminó su golpe de Estado, se convirtió en Primer Cónsul de
Francia, y poco después presionó a España para que firme el Tratado de San
Ildefonso. En este tratado, España cedió la Luisiana a Francia.
Si no fuera por el virus de la fiebre amarilla, los de Louisiana tendrían el francés
como lengua materna.
La enfermedad era endémica de Haití (Isla Santo Domingo) donde los esclavos
habian iniciado una revolución.
Los haitianos nativos y sus hijos contraían la enfermedad de forma leve.
Los franceses nunca habían estado en contacto con el virus
NAPOLEON ABANDONO DEFINITIVAMENTE HAITI Y PUSO EN VENTA
LOUISIANA
Los microorganismos
modificaron la historia?
Los microorganismos como aliados de Napoleón:
Napoleón aprendió la importancia militar de la microbiología de la experiencia de
Haití y, no mucho después, aplica esta lección para provocar la peor derrota de
Gran Bretaña de la guerra napoleónica. En 1805, la marina francesa fue diezmada
en Trafalgar por una flota británica al mando del almirante Nelson cuando se
intentaba destruir el poder de Napoleón en Europa.
La reconstrucción de esta flota se llevó a cabo en la costa suroeste de Holanda, y
por lo tanto, en julio de 1809, una fuerza británica fue enviado a destruir la marina
francesa reconstruida.
Napoleón dijo: “No vengan a pelear con los ingleses, nosotros solo los
detendremos con fiebre” (malaria o paludismos es endémica en Holanda)
Cómo se descubrieron los microorganismos
Perfeccionamiento de técnicas microscópicas
C. Weigert (1875): tinción de bacterias con anilina
R. Koch (1882): tinción de Mycobacterium (azul de metileno)
P. Ehrlich, F. Ziehl y F. Neelsen (1883): tinción AAR
C. Gram (1884): tinción de Gram
Polémica en torno al origen de los
microorganismos
o
o
o
o
o
o
Aristóteles (1668) Doctrina abiogénesis
F. Redi (1668): origen biológico de los insectos
J. Needham (1745): origen espontáneo
L. Spallanzani (1749): gérmenes o semillas en el aire
L. Pasteur (1861): los microorganismos proceden del aire
J. Tyndall (1877): refutado definitivo abiogénesis
Lazzaro Spallanzani
(Italia, 1729 - 1799)
Físico, biólogo, fisiólogo (reproducción,
circulatorio), traductor, sacerdote,…..
si carne en caldo de cultivo
se calentaba a 100 ºC en frasco
cerrado, no se pudría (no ocurría
crecimiento bacteriano)
Conclusión:
no existe la generación espontánea
Sus detractores argumentaron que el
aire (que él no dejaba pasar) era
necesario para la generación
espontánea…….y tenían razón en
parte.
…abrió las puertas a Pasteur
Louis Pasteur
Destruyó la teoría de la generación espontánea en 1864 (Experimentos con
matraces "cuello de cisne”).
• Propuso a los microorganismos como agentes causales de enfermedad.
• Trabajó en la fermentación del vino. “ La fermentación asociada a la vida y
la integridad de las células (levaduras) y no a la muerte o desaparición de la
mismas”
• Generó la vacuna para la rabia
Fin de la teoría de la generación espontánea
Experimentos
de Louis Pasteur con
matraces cuello de cisne
Desarrollo de la técnica aséptica
o I. Semmelweis (1847): lavado de manos con hipoclorito de Ca
o J. Lister (1865): desinfección y técnica aséptica
Constituyeron pruebas indirectas de la importancia
de los microorganismos en los procesos infecciosos
Teoría microbiana de las enfermedades
infecciosas-Postulados de Koch
1843-1910
Definió los postulados sobre la identificación de microorganismos patógenos.
Identificó a los microorganismos como agentes causales de enfermedad
Trabajos sobre la etiología del carbunco (Bacillus anthracis)
Métodos de estudio de bacterias en cultivos puros (cultivo en patatas; cada colonia era una población
de células idénticas)
Cumplimiento de Koch en humanos?
Marshall + Helicobacter pylori
Desarrollo de técnicas de cultivo puro
y esterilización
o
o
o
o
o
o
o
o
O. Brefeld (1875): cultivos puros de hongos
J. Schroeter (1875): colonias aisladas de bacterias
R. Koch (1881): siembra en estrías y cultivos en tubo inclinado
W. Hesse (1883): agar como solidificante
R. Petri (1887): placas de cultivo
L. Pasteur (1866): pasteurización
J. Tyndall (1877): calentamiento discontinuo
C. Chamberland (1879): autoclave
Función de los microorganismos en la
transformación de la materia
Materia orgánica
o T. Schwann (1837): levadura causa fermentación alcohólica
o L. Pasteur (1857-76): fermentaciones, aerobio, anaerobio
Materia inorgánica
o M. Beijerinck (1888)
o S. Winogradsky (1889)
o Bacterias aerobias fijadoras de N2
o Bacterias reductoras de SO42- y oxidantes de S
Antimicrobianos. Breve historia…
o
o
o
o
o
o
o
o
1495, sales de mercurio para tratar la sífilis.
1630, descubrimiento de la quinina para tratar la malaria.
1910, Ehrlich químico alemán desarrolló el concepto de toxicidad
selectiva y descubrió el uso de compuestos de arsénico
(Salvarsan) para tratamiento de la sífilis.
1929, Alexander Fleming, biólogo escocés, descubrió la penicilina.
1935, Gerhard Domagk demostró el valor de las sulfonamidas
(Prontosil).
1940, Ernst Chain y Howard Flory demostraron el efecto de la
penicilina.
1940-1970, búsqueda de nuevos antibióticos
Siglo XXI… nuevos desafíos
A. Fleming
E. Chain
H. Florey
“El papel de lo infinitamente pequeño en la naturaleza
es infinitamente grande”
L. Pasteur
Instrumentos utilizados para observar:
• Las células que componen los organismos no son visibles a simple vista,
por lo que, para poder estudiarlas, es necesario emplear instrumentos que
aumenten las imágenes.
Campo claro
Campo Oscuro
Ópticos
Contraste de fase
Confocal
Fluorescencia
Tipos de
microscopios
Electrónicos
Transmisión
Barrido
El microscopio óptico
• Está formado por un sistema de lentes y emplea para iluminar un haz de
luz. Aumenta las imágenes hasta 1000 veces.
• Sus principales componentes son:
Oculares. Lentes a través de las que se
observa la preparación ampliada.
Objetivos. Lentes que aumentan el tamaño
de la imagen.
Platina. Sobre ella se coloca la
preparación, que se sujeta con una pinza.
Iluminación. Espejo o lámpara que ilumina la
preparación.
Tornillos de enfoque. Mueven la platina arriba
o abajo para enfocar la imagen.
Objetivo de rastreo (4X):
Se observa el especímen completo. Se usa
para encontrar imagen.
Objetivo de baja potencia (10x):
Se usa para enfocar la imagen
Objetivo de alta potencia (40x):
Se usa para ver la imagen, con mayores detalles.
Objetivo de inmersión de aceite (100x):
Se usa con aceite, el mismo se añade antes de cambiar de objetivo.
Magnificación
Aumento que logra el
equipo
Resolución (D)
Distancia mínima a la cual
el equipo puede mostrar
dos puntos como
entidades separadas
Máxima resolución MO: 0.2 µm
Imágenes obtenidas con el microscopio óptico
• Este tipo de
microscopio permite
observar células vivas y
los movimientos que
realizan manteniéndolas
en su medio.
• Permite observar tejidos en finos
cortes y microorganismos pero en
este caso hay que fijar las
muestras, de manera que las
células están muertas.
• Pueden teñirse con colorantes
específicos que destaquen
estructuras como el núcleo o la
pared celular.
Protozoos
Neutrófilos
Helicobacter pylori
Microscopio de campo oscuro
Es un microscopio óptico en el que el sistema de iluminación incide sobre la
muestra solo lateralmente.
La única luz que alcanza el objetivo es la dispersada por la muestra. La
imagen proyecta estructuras brillantes e iluminadas (células y diversos
microorganismos) sobre un fondo oscuro (negro).
Se emplea para analizar células sin teñir, probablemente vivas dado que no
es necesario procesarlas.
Treponema pallidum
Microscopio de contraste de fases
La imagen de las estructuras se observa en
diferentes tonos de claro y oscuro, de acuerdo con
las distintas densidades que posea la muestra; el
fondo aparece poco iluminado y se logra una imagen
contrastada.
Las células y el medio poseen un índice de
refracción (factor que retrasa la luz cuando atraviesa
la muestra) distinto al del medio.
Dispositivo especial: anillo de fases, situado en la
lente del objetivo
Es el microscopio más usado para observar células
vivas; sin teñir permite observar procesos tales
como la mitosis y otros de manera dinámica.
Eritrocitos Humanos
Células HeLa (Henrietta
Lacks)
Observar organismos
vivos sin necesidad
de tinción
Zygnema Filamentous Algae
Microscopio de fluorescencia
Se utiliza para visualizar muestras capaces de emitir fluorescencia,
a una determinada longitud de onda cuando incide sobre ellas una
longitud de onda menor.
La imagen de las zonas o puntos que quedan marcados con
fluorescencia es de un color brillante. Por lo general, las estructuras
aparecen poco iluminadas, lo cual permite que la marca
fluorescente resalte y permita observarse con facilidad. Se emplea
para detectar compuestos fluorescentes que se encuentren en
tejidos. Su uso más difundido es con fines diagnósticos y de
investigación.
Imagen tridimensional de las células
Emplea luz polarizada que pasa a través de un prisma que
genera dos haces diferentes de luz, los que atraviesan la
muestra y entran en el objetivo.
Los dos rayos se combinan y por diferencias en el índice
de refracción de las sustancias que atraviesa cada rayo
(no estan en la misma fase) crean un efecto de
interferencia
•
Microscopio de interferencia de
Nomarsky
Este tipo de microscopio permite
observar una imagen de relieve de
las estructuras como su
característica principal. Es un
sistema poco empleado por su costo.
•
Microscopio de interferencia de
Jamin Lebedeff
La principal característica de la
imagen de este microscopio es que
se observa en colores, aunque la
muestra no se haya teñido. Se utiliza
para el análisis de la composición y
el peso celular, pero es de uso
restringido.
http://www.olympusmicro.com/primer/techniques/dic/dicphasecomparison.html
Microscopio confocal
o La Microscopía Confocal permite observaciones a una
resolución mayor que la microscopía óptica
convencional.
o Emplea un sistema láser que aplica el haz de luz en
forma de barrido, en una pequeña parte del espécimen.
El laser aplicado a una longitud de onda determinada
en la muestra, hace que moléculas excitadas emitan
fluorescencia a una longitud de onda mayor a la
aplicada.
o La fluorescencia en una muestra puede ser debida
a moléculas que se encuentran de forma natural
(autofluorescencia-clorofila) o puede ser producida por
moléculas aplicadas artificialmente a la muestra
llamadas fluorocromos.
El microscopio electrónico
• Está formado también por un sistema de
lentes complejo pero emplea para iluminar
un haz de electrones en vez de luz.
Aumenta las imágenes hasta un millón de
veces.
• Sus principales componentes se
encuentran en el interior del sistema y son:
Oculares. Lentes a través de las que
se observa la preparación ampliada
(externos).
Objetivos. Lentes que aumentan el
tamaño de la imagen (internos).
Iluminación. Cañón de electrones que
genera un haz que puede atravesar la
muestra o rebotar en ella (interno).
Tipos de microscopio electrónico
o De transmisión: se trata del tipo original de microscopio
electrónico. Un haz de electrones es dirigido hacia una muestra a
través de un campo eléctrico creado por electroimanes. Algunos de
esos electrones se difractan y son capaces de generar una imagen
en la pantalla adecuada.
o De barrido: éste tipo de microscopio se basa en realizar sondeos
en cada punto de una muestra bañada con oro u otros metales
conductores, de modo que cuando el haz encuentre el obstáculo se
disipará energía (en forma de calor, luz, interacciones en el propio
haz, etc...) y esos cambios serán recogidos por un sensor. Es capaz
de crear imágenes en 3D.
Imágenes obtenidas con el microscopio electrónico
• Este tipo de microscopio sólo permite observar células muertas, pero la
ventaja es que permite estudiar las estructuras internas de los orgánulos
celulares y por tanto de las células.
Estructura interna de una célula
Estructura interna de una mitocondria
• En este caso las muestras deben ser muy finas para que puedan ser
atravesadas por los electrones y también tienen que estar deshidratadas.
Microscopio electrónico de transmisión (TEM)
Bacilos en división
Mitocondria 60.000x
Bacteria fagocitada por un macrófago
Herpes virus ensamblándose en el núcleo
Microscopio electrónico de barrido (SEM)
Glomérulo renal 1200x
Bacterias sobre un estoma
Glóbulo Blanco
Espermatozoides bovinos
Bacterias sobre un estoma (plantas)
Glóbulo Rojo
Muchas Gracias y bienvenidos a la
Microbiología!!