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Libro: Microbiología (Bruslind)

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    ¿Qué es la microbiología? Si desglosamos la palabra se traduce como “el estudio de la vida pequeña”, donde la vida pequeña se refiere a microorganismos o microbios. Pero, ¿quiénes son los microbios? ¿Y qué tan pequeños son? Generalmente los microbios se pueden dividir en dos categorías: los microbios celulares (u organismos) y los microbios acelulares (o agentes). En el campamento celular tenemos las bacterias, las arqueas, los hongos y los protistas (un poco de bolsa de agarre compuesta por algas, protozoos, mohos de limo y mohos de agua). Los microbios celulares pueden ser unicelulares, donde una célula es todo el organismo, o multicelulares, donde cientos, miles o incluso miles de millones de células pueden formar todo el organismo. En el campamento acelular tenemos los virus y otros agentes infecciosos, como priones y viroides. En este libro de texto el foco estará en las bacterias y arqueas (tradicionalmente conocidas como los “procariotas”) y los virus y otros agentes acelulares.

    • 1: Introducción a la Microbiología
      Generalmente los microbios se pueden dividir en dos categorías: los microbios celulares (u organismos) y los microbios acelulares (o agentes). Los microbios celulares incluyen bacterias, las arqueas, los hongos y los protistas (algas, protozoos, mohos de limo y mohos de agua). Los microbios celulares pueden ser unicelulares o multicelulares. Los microbios acelulares incluyen virus y otros agentes infecciosos, como priones y viroides.
    • 2: Microscopios
      Con el advenimiento de la biología molecular hay mucha microbiología hoy en día que sucede sin un microscopio. Pero si realmente quieres visualizar microbios, necesitarás la capacidad de magnificar — necesitarás un microscopio de algún tipo. Y, como “ver es creer”, fue la visualización de microbios lo que hizo que la gente se interesara por ellos en primer lugar.
    • 3: Estructura celular I
      Los organismos celulares se dividen en dos amplias categorías, en función de su tipo celular: procariotas o eucariotas. Generalmente, los procariotas son más pequeños, más simples, con muchas menos cosas, y los eucariotas son más grandes, más complejos. El quid de su diferencia clave se puede deducir de sus nombres: “cariosa” es una palabra griega que significa “nuez” o “centro”, una referencia al núcleo. “Pro” significa “antes”, mientras que “Eu” significa “verdadero”, lo que indica que los procariotas carecen de un núcleo mientras que los eucariotas tienen un núcleo verdadero.
    • 4: Bacterias - Paredes Celulares
      Es importante señalar que no todas las bacterias tienen una pared celular. Dicho esto, sin embargo, también es importante señalar que la mayoría de las bacterias (alrededor del 90%) tienen una pared celular y suelen tener uno de dos tipos: una pared celular gram positiva o una pared celular gram negativa.
    • 5: Bacterias - Componentes Internos
      Ya hemos cubierto los principales componentes internos que se encuentran en todas las bacterias, es decir, el citoplasma, el nucleoide y los ribosomas. Recuerde que generalmente se piensa que las bacterias carecen de orgánulos, esos compartimentos ligados a la membrana bilipídica tan prevalentes en las células eucariotas (aunque algunos científicos argumentan que las bacterias poseen estructuras que podrían pensarse como simples orgánulos). Pero las bacterias pueden ser más complejas, con una variedad de componentes internos adicionales por encontrar.
    • 6: Bacterias - Estructuras de Superficie
      ¿Qué hemos aprendido hasta ahora, en términos de capas celulares? Todas las células tienen una membrana celular. La mayoría de las bacterias tienen una pared celular. Pero hay un par de capas adicionales que las bacterias pueden tener, o no, tener. Estos se encontrarían fuera tanto de la membrana celular como de la pared celular, si están presentes.
    • 7: Archaea
      Las Archaea son un grupo de organismos que originalmente se pensaba que eran bacterias (lo que explica el nombre inicial de “arqueabacterias”), debido a sus similitudes físicas. Un análisis genético más confiable reveló que las Archaea son distintas tanto de Bacterias como de Eucariotas, ganándoles su propio dominio en la Clasificación de Tres Dominios originalmente propuesta por Woese en 1977, junto con la Eukarya y la Bacteria.
    • 8: Introducción a los virus
      Los virus se describen típicamente como parásitos intracelulares obligados, agentes infecciosos acelulares que requieren la presencia de una célula hospedadora para multiplicarse. Virus que se ha descubierto que infectan todo tipo de células —humanos, animales, plantas, bacterias, levaduras, arqueas, protozoos... algunos científicos incluso aseguran que han encontrado un virus que infecta a otros virus! Pero eso no va a suceder sin alguna ayuda celular.
    • 9: Crecimiento Microbiano
      Siempre con las condiciones adecuadas (comida, temperatura correcta, etc) los microbios pueden crecer muy rápidamente. Es importante tener conocimiento de su crecimiento, para que podamos predecir o controlar su crecimiento en condiciones particulares. Si bien el crecimiento de los organismos muticelulares se mide típicamente en términos del aumento en el tamaño de un solo organismo, el crecimiento microbiano se mide por el aumento de la población, ya sea midiendo el aumento en el número de células o el aumento en la masa general.
    • 10: Factores ambientales
      ¿Qué condiciones ambientales pueden afectar el crecimiento microbiano? Temperatura, oxígeno, pH, actividad del agua, presión, radiación, falta de nutrientes... estos son los primarios. Cubriremos más sobre el metabolismo (es decir, ¿qué tipo de alimento pueden comer?) más tarde, así que centrémonos ahora en las características físicas del entorno y las adaptaciones de los microbios.
    • 11: Nutrición Microbiana
      Todos los microbios necesitan tres cosas: carbono, energía y electrones. Existen términos específicos asociados con la fuente de cada uno de estos ítems, para ayudar a definir los organismos.
    • 12: Energética y Reacciones Redox
      Metabolismo se refiere a la suma de reacciones químicas que ocurren dentro de una célula. El catabolismo es la descomposición de moléculas orgánicas e inorgánicas, utilizadas para liberar energía y derivar moléculas que podrían ser utilizadas para otras reacciones. El anabolismo es la síntesis de moléculas más complejas a partir de moléculas orgánicas e inorgánicas más simples, lo que requiere energía.
    • 13: Quimioorganotrofia
      La quimioorganotrofia es un término usado para denotar la oxidación de químicos orgánicos para producir energía. En otras palabras, una sustancia química orgánica sirve como donador de electrones inicial. El proceso se puede realizar en presencia o ausencia de oxígeno, dependiendo de lo que esté disponible para una célula y de si tienen o no las enzimas para tratar los subproductos tóxicos del oxígeno.
    • 14: Quimiolitotrofia y Metabolismo Nitr
      La quimiolitotrofia es la oxidación de químicos inorgánicos para la generación de energía. El proceso puede usar fosforilación oxidativa, al igual que la respiración aeróbica y anaeróbica, pero ahora la sustancia que se oxida (el donador de electrones) es un compuesto inorgánico. El ciclo del nitrógeno representa las diferentes formas en que el nitrógeno, un elemento esencial para la vida, es utilizado y convertido por los organismos para diversos fines.
    • 15: Fototrofia
      La fototrofia (o “comer luz”) se refiere al proceso por el cual la energía del sol es capturada y convertida en energía química, en forma de ATP. El término fotosíntesis se usa con mayor precisión para describir organismos que convierten la luz solar en ATP (la “reacción de la luz”) pero luego también proceden a usar el ATP para fijar el dióxido de carbono en compuestos orgánicos (el ciclo Calvino). Estos organismos son los fotoautótrofos. En el mundo microbiano, también hay fotoheterótrofos.
    • 16: Taxonomía y Evolución
      Se cree que la Tierra tiene 4.6 mil millones de años, con las primeras células que aparecen hace aproximadamente 3.8 mil millones de años. Esas células fueron indudablemente microbios, dando lugar eventualmente a todas las formas de vida que hoy imaginamos, así como las formas de vida que se extinguieron antes de llegar aquí. ¿Cómo ocurrió esta progresión?
    • 17: Genética Microbiana
      Las bacterias no tienen relaciones sexuales, lo que presenta un problema real para las bacterias (y también para las arqueas); ¿cómo obtienen la variabilidad genética que necesitan? Podrían necesitar un nuevo gen para descomponer una fuente inusual de nutrientes o degradar un antibiótico amenazando con destruirlos; adquirir el gen podría significar la diferencia entre la vida y la muerte. Vamos a explorar los procesos que utilizan las bacterias para adquirir nuevos genes, los mecanismos conocidos como Transferencia Génica Horizontal (HGT).
    • 18: Ingeniería Genética
      La ingeniería genética es la manipulación deliberada del ADN, utilizando técnicas en el laboratorio para alterar genes en organismos. Incluso si los organismos que se alteran no son microbios, las sustancias y técnicas utilizadas a menudo se toman de microbios y se adaptan para su uso en organismos más complejos.
    • 19: Genómica
      La genómica es un campo que estudia toda la colección del ADN o genoma de un organismo. Implica secuenciar, analizar y comparar la información contenida en los genomas. Dado que la secuenciación se ha vuelto mucho menos costosa y más eficiente, ahora se dispone de grandes cantidades de información genómica sobre una amplia variedad de organismos, pero particularmente microbios, con su tamaño de genoma más pequeño. De hecho, el mayor cuello de botella en la actualidad no es la falta de información sino la falta de potencia informática.
    • 20: Simbiosis Microbiosas
      La simbiosis, estrictamente definida, se refiere a una relación íntima entre dos organismos. La relación podría ser buena, mala o neutral para cualquiera de los dos socios. Una relación mutualista es aquella en la que ambos socios se benefician, mientras que una relación comensalista beneficia a una pareja pero no a la otra. En una relación patógena, una pareja se beneficia a expensas de la otra. En este capítulo se analizan algunos ejemplos de simbiosis, donde los microbios son uno de los socios.
    • 21: Patogenicidad Bacteriana
      Un microbio que es capaz de causar enfermedades es referido como patógeno, mientras que al organismo que se infecta se le llama huésped. La capacidad de causar enfermedades se conoce como patogenicidad, con patógenos que varían en su capacidad. Un patógeno oportunista es un microbio que típicamente infecta a un huésped que se ve comprometido de alguna manera, ya sea por un sistema inmunitario debilitado o por una violación de las defensas naturales del organismo, como una herida. La medición de la patogenicidad se llama virulencia.
    • 22: Los virus
      Dado que los virus carecen de ribosomas (y por lo tanto ARNr), no pueden clasificarse dentro del esquema de Clasificación de Tres Dominios con organismos celulares. Alternativamente, el Dr. David Baltimore derivó un esquema de clasificación viral, uno que se centra en la relación entre un genoma viral y cómo produce su ARNm. El Esquema de Baltimore reconoce siete clases de virus.

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