Linea Del Tiempo de La Microbiología Industrial 1 [PDF]

Zitiervorschau

LINEA DEL TIEMPO DE LA MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL Datos históricos 1. 1665. Robert Hook. Observación de la primera célula. 2. 1684. Antoni van Leeuwenhoek. Descubrimiento de bacterias. Quien en su pasión por pulir y montar lentes casi esféricas sobre placas de oro, plata o cobre, casi llegó a descuidar sus negocios. Fabricó unos cuatrocientos microscopios simples, con los que llegó a obtener aumentos de casi 300 diámetros. En 1675 descubrió que en una gota de agua de estanque pululaba una asombrosa variedad de pequeñas criaturas a las que denominó "animálculos". Descubre las bacterias, por lo que se considera el "padre de la Microbiología". 3. 1798. Edward Jenner. Vacunación contra la viruela. 4. 1857. Louis Pasteur. Microbiología de la fermentación ácido-láctica. Demostró que los agentes de la fermentación láctica eran microorganismos, trabajando sobre un problema que había surgido entre los destiladores de Lille cuando en sus cubas la fermentación alcohólica se vio sustituida por una indeseable fermentación láctica. 5. 1860. Louis Pasteur. Las levaduras en la fermentación alcohólica. Adscribe inequívocamente la fermentación alcohólica a ciertos tipos de levaduras, 6. 1861. Pasteur publica otro informe en el que explica cómo se pueden capturar los "cuerpos organizados" del aire con ayuda de un tubo provisto de un tapón de algodón como filtro, y la manera de recuperarlos para su observación microscópica. De esta forma quedaba definitivamente aclarado el origen de los microorganismos, y se abría la Edad de Oro del estudio científico de las formas de vida no observables a simple vista. 7. 1864. Louis Pasteur. Esclarecimiento de la controversial Generación espontánea. Louis Pasteur (Francés 1822-1895        

Isomería óptica inicio de la Estereoquímica Origen microbiano de las fermentaciones butírica, láctica y alcohólica Pasteurización Efecto Pasteur Teoría del origen microbiológico de las enfermedades Vacuna contra el carbunco (ántrax) y cólera en aves (las primeras atenuadas) Vacuna contra la rabia Termina con la teoría de la generación espontánea

8. 1867. Joseph Lister. Principios antisépticos en cirugía. 9. 1876. Ferdinand Cohn. Descubrimiento de las endosporas.

10. 1881. Robert Koch. Métodos de estudio de bacterias en cultivos puros. Por aquella época Koch buscaba con ahínco métodos más sencillos de cultivo puro, indispensables para proseguir sus investigaciones sobre bacterias patógenas. Primero (y quizá de forma un tanto casual) empleó rodajas de patata como sustrato sólido nutritivo sobre el que se podían desarrollar colonias macroscópicas de bacterias que presentaban morfología característica, que Koch interpretó como resultantes del crecimiento a partir de células individuales. Robert Koch Alemán (1843-1910) Descubre los agentes causales de la tuberculosis, (M. tuberculosis), del carbunco (B. anthracis) y del cólera (V. cholerae) Aplica sus observaciones para establecer sus postulados, obtiene por primera vez cultivos puros, e introduce el uso de la tuberculina. 11. 1882. Robert Koch. Descubrimiento de la causa de la tuberculosis. 12. 1882. Élie Metchnikoff. Fagocitosis. 13. 1884. Christian Gram. Técnica de la tinción de Gram. El patólogo danés Christian Gram establece una tinción de contraste que permite distinguir dos tipos bacterianos en función de sus reacción diferencial de tinción y que, como se vería mucho más tarde, reflejaba la existencia de dos grupos de bacterias con rasgos estructurales distintivos. 14. 1885. Louis Pasteur. Vacuna contra la rabia. 15. 1887. Petri, un ayudante de Koch, sustituyó las engorrosas bandejas de vidrio cubiertas con campanas, usadas hasta entonces para los cultivos sólidos, por un sistema manejable de placas de cristal planas, que se conoce como cajas de Petri. 16. 1889. Sergei Winogradsky. Concepto de quimiolitótrofos. 17. 1889. Martinus Beijerinck. Concepto de virus. 18. 1890. Sergei Winogradsky. Crecimiento autotrófico de los quimiolitótrofos 19. 1890. Loeffler logra visualizar flagelos bacterianos por medio de su técnica de impregnación argéntica. Como veremos más adelante, la misma industria de colorantes alemana previa a la primera guerra mundial fue decisiva también para los comienzos de la quimioterapia. 20. 1892. Fue Würtz quien introdujo el uso de indicadores de pH, incorporados en los medios, lo cual permitía revelar la producción de acidificaciones por fermentación en ciertas bacterias. 21. 1901. Karl Landsteiner. Grupos sanguíneos humanos. 22. 1908. Paul Ehrlich. Agentes quimioterapeúticos. 23. 1911. Francis Rous. Primer cáncer viral.

24. 1915/1917. Frederick Twort/Felix d’Hérelle. Descubrimiento de virus bacterianos (bacteriófagos). 25. 1928. Frederick Griffith. Descubrimiento de la transformación en neumococos. 26. 1929. Alexander Fleming. Descubrimiento de la penicilina. El microbiólogo inglés Alexander Fleming observó que en una placa de agar inoculada con Staphylococcus aureus que estaba contaminada con el hongo Penicillium notatum, las colonias de Staphylococcus eran destruídas por alguna actividad de las colonias del hongo. A partir de este hongo realizó la extracción de un compuesto que era el responsable del efecto inhibitorio al que llamó Penicilina. Si bien Fleming reconoció el enorme potencial terapéutico de la penicilina, encontró serios problemas para aislarla y purificarla. El primer ensayo clínico con una preparación cruda de penicilina se llevó a cabo el 12 de Febrero de 1941. El paciente era un policía de Oxford que se estaba muriendo por una infección con Staphylococcus (septicemia). Al administrarle penicilina se observó un mejoramiento espectacular, pero 5 días después, cuando se les acabó la penicilina, la infección volvió a emerger y el paciente murió. Este ensayo clínico falló debido a que no se podía obtener una producción a gran escala de penicilina. En este punto (1940-1941) los británicos estaban inmersos en la II guerra mundial. Los americanos se interesaron por la penicilina y la fundación Rockefeller invitó al inglés Florey para que investigara la producción a gran escala de la penicilina junto con universidades e industrias farmacéuticas americanas. Esta cooperación hizo posible que un año después estuvieran disponibles grandes cantidades de penicilina. Muy pocos descubrimientos científicos han tenido tanto efecto en el campo de la medicina como el descubrimiento de los antibióticos. 27. 1935. Wendall Stanley. Cristalización del virus del mosaico del tabaco. 28. 1943. Max Delbruck y Salvador Luria. Herencia de las caraterísticas genéticas en bacterias. 29. 1944. Selman Waksman y Albert Schatz. Descubrimiento de la estreptomicina. 30. 1946. Edward Tatum y Joshua Lederberg. Conjugación bacteriana. 31. 1952. Joshua Lederberg y Norton Zinder. Transducción bacteriana. 32. 1953. James Watson, Francis Crick y Rosalind Franklin. Estructura del ADN. 33. 1959. Rodney Porter. Estructura de la inmunoglobulina. 34. 1966. Marshall Nirenberg y H. Gobind Khorana. Descubrimiento del código genético. 35. 1967. Thomas Brock. Descubrimiento de bacterias que crecen en géiseres. 36. 1969. Howard Temin, David Baltimore y Renato Dulbecco. Descubrimiento de los retrovirus/transcriptasa reversa. 37. 1970. Hamilton Smith. Especificidad de la acción de las enzimas de restricción. 38. 1982. Karl Stetter. Aislamiento del primer procarionte con Tº óptima > 100ºC.

39. 1983. Luc Montagnier. Descubrimiento del HIV causa del SIDA. 40. 1995. Craig Venter y Hamilton Smith. Secuencia completa de un genoma bacteriano.

APLICACIONES GENERALES DE LA MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL Procesos microbiológicos clásicos. Queda claro que los microorganismos pertenecen a las plantas de cultivo más antiguas considerando simplemente los ejemplos de:   

La elaboración de la cerveza y vino mediante levaduras. La elaboración del pan y la preparación de productos lácteos con bacterias del butanodiol, y otros compuestos químicos básicos a través de fermentaciones con clostridios y bacilos Producción de antibióticos.

El hallazgo de los antibióticos ha iniciado una nueva época de la terapéutica médica y de la industria farmacéutica. Al descubrimiento de la penicilina y de otros productos de excreción de hongos, actinomicetos y de otras bacterias, debe la humanidad el disponer de medios casi infalibles para combatir las infecciones bacterianas. La búsqueda de nuevos antibióticos sigue teniendo éxito. Teóricamente parece también prometedora la lucha con ayuda de antibióticos de las enfermedades víricas y de los tumores provocados por virus. Nuevos procesos microbiológicos. Las fermentaciones clásicas se complementan por nuevas producciones y transformaciones microbianas.  



Se obtienen carotenoides y esteroides mediante hongos. Desde el descubrimiento de que Corynebacterium glutamicum produce en gran cantidad acido glutámico a partir de azúcar y sales de amonio, se han aislado mutantes y se han desarrollado procesos para obtener muchos aminoácidos, nucleótidos y productos bioquímicos a gran escala. EI químico introduce microorganismos en la catálisis de procesos parciales de largas cadenas sintéticas; las transformaciones microbianas superan a las químicas en especificidad y rendimiento; a partir de cultivos de microorganismos se obtienen amilasas para la hidrolisis del almid6n, proteinasas para trabajar el cuero, pectinasas para clarificar zumos de frutas, y otros enzimas de aplicación industrial.

Situación exclusiva de los microorganismos. Es de destacar que algunas de las materias primas disponibles, sobre todo en grandes cantidades, por ejemplo: como el petróleo, el gas natural, o la celulosa, que pueden ser utilizadas por los microorganismos, y pueden ser transformadas en material celular (biomasa) o en productos intermedios, que son excretados por la célula.

Los microorganismos ocupan por ello una posición monopólica en el "ennoblecimiento" de las materias primas no convencionales, tales como el petróleo, el gas natural y el carbón. La explotación de estas materias primas mediante procesos biológicos acaba de empezar. Tecnología genética. La elucidación de los mecanismos de transferencia genética en las bacterias y la participación de elementos. 

 



La manipulación genética permite introducir en bacterias pequeñitos fragmentos de información genética de un portador, por ejemplo, el hombre para que estas puedan sintetizar la proteína correspondiente. Es posible sintetizar hormonas, antígenos, anticuerpos y otras proteínas con ayuda de bacterias. Caracteres de resistencia, como por ejemplo frente a plagas de insectos (escarabajo de la patata) o de hongos, pueden transferirse a plantas de cultivo mediante manipulación genética. También se trabaja en la transferencia de la capacidad de fijar nitrógeno a plantas superiores. Por último, la tecnología genética ha hecho posible la producción de sondas de DNA con las que identificar fragmentos defectuosos, modificados, tanto en el DNA como en el RNA.

La tecnología genética, cuyas herramientas proceden de las bacterias, conduce a una nueva era de la evolución biológica. Aplicación directa de los conocimientos científicos básicos. Resultaría demasiado extenso mencionar aquí todos los procesos y productos de la Microbiología industrial, así como especular acerca de las posibilidades de otras aplicaciones.

APLICACIONES RELEVANTES Microbiología industrial: El objetivo es la utilización de los microorganismos en los procesos industriales. Ejemplo: fabricación de queso, mantequilla, cerveza, en curtidos, etc., obtención de medicamentos, suplemento alimenticios, etc. Microbiología del carbón y del petróleo: Es importante la intervención de los microorganismos en la formación del carbón de piedra. En ciencias de la salud, la microbiología: Es una especialidad en la cual se logra el diagnóstico de las potenciales causas infecciosas de diversas enfermedades. En este terreno, se reconocen las afecciones provocadas por bacterias, virus, hongos y parásitos de distintas características. En la explotación de recursos energéticos: La microbiología aporta un valor significativo en dos grandes áreas. Por un lado, es posible aprovechar la formidable actividad metabólica de los microorganismos para convertir algunos desechos en fuentes de gas utilizable como combustible (biogás). Por otra parte, se ha confirmado que distintas bacterias son capaces de emplear para su

actividad biológica a los productos contaminantes surgidos de los hidrocarburos, por lo cual podrían reducir el riesgo de polución vinculado a los derrames de petróleo.

HISTORIA DE LA MICROBIOLOGÍA La Microbiología es la ciencia que se ocupa del estudio de los microorganismos, es decir, de aquellos organismos demasiado pequeños para poder ser observados a simple vista, y cuya visualización requiere el empleo del microscopio. Comprenden todos los procariotas y los microorganismos eucarióticos (los protozoos, los mohos mucosos, los hongos y las algas microscópicas) Para el tercer reino de los seres vivos se creó el nombre colectivo de Protistas. Así, ERNST HAECKEL (1866) ordeno al mundo de los organismos en tres grupos principales o reinos:   

Animal Vegetal Protistas.

En base a su estructura celular pueden dividirse los protistas en dos grupos perfectamente delimitados:  

Los protistas superiores se parecen en cuanto a la constitución de sus células a los animales y a las plantas; son eucariotas. A ellos pertenecen las algas, los hongos, y los protozoos. Los protistas inferiores se cuentan las bacterias y las cianobacterias (algas verde azules); son procariotas, y se diferencian por su constitución celular de todos los demás organismos. La denominación microorganismos hace referencia a las reducidas dimensiones de los organismos citados, y por su significado corresponde a la denominación de protistas. Los virus, como partículas no celulares, se contraponen a todos los organismos; no pueden reproducirse por sí solos, sino que para su reproducción requieren células vivas.

La división de los organismos en los tres grupos superiores principales, así como su división en dos grandes mundos como:  

Los procariotas Los eucariotas.

Siguiendo el ya clásico esquema de Collard (l976), podemos distinguir cuatro etapas o periodos en el desarrollo de la Microbiología: 1. Primer periodo, eminentemente especulativo, que se extiende desde la antigüedad hasta llegar a los primeros microscopistas.

2. Segundo periodo, de lenta acumulación de observaciones (desde l675 aproximadamente hasta la mitad del siglo XIX), que arranca con el descubrimiento de los microorganismos por Leeuwenhoek (l675). 3. Tercer periodo, de cultivo de microorganismos, que llega hasta finales del siglo XIX, donde las figuras de Pasteur y Koch encabezan el logro de cristalizar a la Microbiología como ciencia experimental bien asentada. 4. Cuarto periodo (desde principios del siglo XX hasta nuestros días), en el que los microorganismos se estudian en toda su complejidad fisiológica, bioquímica, genética, ecológica, etc., y que supone un extraordinario crecimiento de la Microbiología, el surgimiento de disciplinas microbiológicas especializadas (Virología, Inmunología, etc), y la estrecha imbricación de las ciencias microbiológicas en el marco general de las Ciencias Biológicas. A continuación se realiza un breve recorrido histórico de la disciplina microbiológica, desglosando los períodos 3º y 4º en varios apartados temáticos.

BIBLIOGRAFÍA GENERALIDADES Y DESARROLLO HISTORICO DE LA MICROBIOLOGIA http://edicionmicro.usal.es/web/educativo/micro2/tema01.html MICROBIOLOGÍA GENERAL (Schlegel, 1976) Historia de la Microbiología http://edicion-micro.usal.es/web/educativo/c_amb_c_e/huesca/historia.htm BROCK, T.D. (1961): Milestones in Microbiology (reedición de 1975). American Society for Microbiology, Washington, D.C. COLLARD, P. (1976): The development of Microbiology. Cambridge University Press, Cambridge. Existe versión española: "El desarrollo de la Microbiología", Ed. Reverté.

DUBOS, R. Louis Pasteur. Biblioteca Salvat de Grandes Biografías. JAHN, I., R. LÖTHER, K. SENGLAUB (eds.) (1990): Historia de la Biología. Labor, Barcelona. (Original alemán: VEB Gustav Fischer Verlag, Jena 1985). KRIEG, N.R. (1988): Bacterial classification: an overview. Can. J. Microbiol. 34: 536-540. MARGULIS, L., K.V. SCHWARTZ (1985): Cinco Reinos. Labor, Barcelona.

MURRAY, R.G.E. (1984): Higher taxa, or a place for everithing...?. En: "Bergey's manual of Systematic Bacteriology". Williams & Wilkins, Baltimore. STACKEBRANDT, E. (1988): Phylogenetic relationships vs. phenotypic diversity: how to achieve a phylogenetic classification system of the eubacteria. Can. J. Microbiol. 34: 552-556.