| "INTRODUCCIÓN
Tema 1. Generalidades e Historia de la Microbiología. Definición de Microbiología y microorganismo. Descubrimiento de los microorganismos: la controversia sobre la generación espontánea. Trascendencia de los trabajos de Pasteur. El papel de los microorganismos en las fermentaciones. Los microorganismos como agentes productores de enfermedades. Los postulados de Koch. Importancia de los cultivos puros. El papel de los microorganismos como agentes geoquímicos. Descubrimiento de los virus. La Microbiología en el siglo XXI y perspectivas futuras.
Tema 2. Los microorganismos en la escala biológica. Modelos de organización celular: organismos unicelulares, multicelulares y cenocíticos. La célula procariótica y eucariótica. Historia de la clasificación de los microorganismos. Diversidad microbiana: virus, arqueas, bacterias y microorganismos eucariotas. Cronómetros moleculares y teoría de los tres dominios. Diferencias entre los dominios Archaea, Bacteria y Eukarya.
TÉCNICAS MICROBIOLÓGICAS
Tema 3. Métodos de cultivo y aislamiento de los microorganismos. Requerimientos nutricionales: tipos de nutrientes. Medios de cultivo y tipos. Cultivo de anaerobios. Aislamiento de microorganismos. Instrumentos y técnicas de siembra. Aislamiento de cultivos puros. El concepto de esterilidad. Métodos de esterilización: agentes físicos, químicos y esterilización por filtración. Desinfectantes y antisépticos. Conservación de microorganismos. Las colecciones de cultivo.
Tema 4. Observación de los microorganismos. Fundamentos de la microscopía: el poder de resolución. Microscopía óptica: microscopios de campo claro. Técnicas de tinción. Microscopios de campo oscuro, de contraste de fases y de fluorescencia. Técnicas de inmunofluorescencia. Microscopio electrónico de transmisión y barrido. Microscopía tridimensional: microscopios de interferencia, de fuerza atómica y de rastreo confocal.
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR DE PROCARIOTAS.
Tema 5. La pared célular y otras estructuras de superficie. Tamaño, morfología y agrupaciones de las células bacterianas. Función y propiedades de la pared celular: protoplastos, esferoplastos y formas L. Composición química: el peptidoglicano. La pared de bacterias Gram negativas: la envuelta externa. Pared de bacterias Gram positivas: ácidos teicoicos. El periplasma: concepto y funcionalidad. La pared celular en arqueas. Cápsulas y capas mucosas (glicocalix). Capas paracristalinas (capas S). Fimbrias y pili.
Tema 6. Motilidad bacteriana: el flagelo bacteriano y el control de su rotación. Motilidad bacteriana: movimiento flagelar y deslizamiento. Hipótesis de movimiento por deslizamiento.Modelos de organización flagelar y patrones de movimiento. Estructura del flagelo bacteriano. Quimiotaxis: relación con el movimiento flagelar. Captación de gradientes químicos por bacterias. Componentes de las vías de transmisión de señales quimiotácticas. Regulación de señales quimiotácticas: control de la rotación del flagelo. Mecanismos de comunicación célula-célula. Detección de la densidad celular: Quorum sensing.
Tema 7. El protoplasto procariota y las formas de resistencia. La membrana citoplásmica: composición, estructura y función. Los mesosomas. Transporte de nutrientes. El ribosoma procariota. El genóforo de bacterias y arqueas. Replicones extracromosomales. Orgánulos especiales: vacuolas, vesículas de gas, carboxisomas y magnetosomas. Inclusiones de reserva. Formas de resistencia bacterianas: endosporas, exosporas y cistos. Formación de exosporas. Formación de endosporas y germinación.
METABOLISMO Y FISIOLOGÍA MICROBIANAS.
Tema 8. Metabolismo microbiano: conceptos generales. Conceptos generales. Fuentes de energía: organotrofía, litotrofía y fototrofía. Fuentes de carbono: autotrofía y heterotrofía. Diversidad metabólica de los microorganismos: tipos tróficos. Conceptos básicos de energética microbiana: reacciones de óxido-reducción y poder reductor, catálisis y enzimas, transportadores de electrones, compuestos energéticos.
Tema 9. Obtención de energía (I). Mecanismos de generación de energía por microorganismos. Concepto de respiración. Respiración aerobia. Cadenas de transporte de electrones. El motivo de fuerza protónica: quimiósmosis. Respiración anaerobia: procesos asimilatorios y desasimilatorios. Reducción de nitratos y desnitrificación. Reducción de compuestos de azufre. Reducción de CO2: acetogénesis y metanogénesis. Reducción de iones y compuestos químicos orgánicos. Concepto y tipos de fermentación. Sintrofía y función de las fermentaciones en la descomposición anóxica. Introducción a la degradación de hidrocarburos: metanotrofos y metilotrofos.
Tema 10. Obtención de energía (II). Generación de energía por fototrofos. Fotosíntesis oxigénica y anoxigénica. Organización de los pigmentos fotosintéticos. Estructura del centro de reacción fotosintético. Mecanismos de fotofosforilación. Quimiolitotrofía: oxidación de compuestos inorgánicos. Oxidación de hidrógeno, Fe+2, compuestos de azufre y oxidación de compuestos nitrogenados (nitrificación y anammox).
Tema 11. Biosíntesis microbiana. Asimilación del carbono. Ciclo de Calvin-Benson, ciclo reductor de los ácidos tricarboxílicos y vía del hidroxipropionato. Asimilación de carbono por metilotrofos y metanotrofos (vía de la serina y vía de la ribulosa monofosfato). Asimilación de carbono en bacterias homoacetogénicas y metanógenos: vía del acetil-CoA (vía de Ljungdahl-Wood). Asimilación de nitrógeno: fijación de nitrógeno atmosférico, reducción asimilatoria de nitratos y reacciones de aminación. Asimilación de azufre: reducción asimilatoria de sulfatos.
Tema 12. Crecimiento bacteriano. Concepto de crecimiento microbiano. Métodos de medida. Curva de crecimiento y sus fases. Análisis matemático: velocidad de crecimiento y tiempo de generación. Cultivo continuo: quimiostato y turbidostato.
Tema 13. Efecto de los factores ambientales en el crecimiento microbiano. Efecto de la temperatura. Mecanismos de supervivencia a altas y bajas temperaturas. Efecto del oxígeno. Formas moleculares del oxígeno. Enzimas que destruyen las formas tóxicas del oxígeno. Efecto de las sales y solutos: disponibilidad de agua. Solutos compatibles. Efecto del pH. Otros factores: presión hidrostática y radiaciones.
VIROLOGÍA
Tema 14. Virus: naturaleza y métodos de estudio. Características generales de los virus y diferencias con organismos celulares. Estructura y composición de la partícula viral. Generalidades sobre la multiplicación de los virus. Métodos de estudio de virus: aislamiento, purificación y cuantificación. Tipos de virus y clasificación.
Tema 15. Virus bacterianos: bacteriofagos. Principales grupos de bacteriofagos. Bacteriofagos con ADN monocatenario. Virus bacterianos con ADN bicatenario: los fagos de la serie T (T4 y T7). Ciclo lítico de infección. El fago lambda como modelo de ciclo lítico y lisogénico. El fago Mu como modelo de transposón vírico.
Tema 16. Virus animales y agentes subvíricos. Diferencias fundamentales entre fagos y virus animales. Clasificación del los virus animales. Agentes subvíricos: viroides, virusoides y priones.
GENÉTICA BACTERIANA.
Tema 17. Variación genética y mutagénesis. Importancia de la mutación en el mundo microbiano. Tipos de mutaciones. Consecuencias fenotípicas de las mutaciones. Mutación espontánea e inducida. Mutagénesis y agentes mutagénicos. Aislamiento de mutantes microbianos: detección y selección de mutantes (Test de Ames).
Tema 18. Intercambio genética y recombinación en bacterias. Procesos de recombinación genética en bacterias. Transformación bacteriana: natural e inducida. Mecanismos de transformación natural. Transducción por bacteriófagos: general y especializada. El fenómeno de la conversión fágica. Conjugación bacteriana: mecanismos de transferencia del ADN. Conjugación mediada por el factor F. Estirpes Hfr y F’. Secuencias de inserción y transposones.
DIVERSIDAD DEL MUNDO MICROBIANO Y SU IMPORTANCIA AMBIENTAL.
Tema 19. Origen y evolución de los microorganismos. Origen de la vida. Los estromatolitos. La vida primitiva. El mundo con RNA. la célula moderna. Metabolismo en los organismos primitivos: hipótesis del hidrógeno. Oxigenación de la atmósfera y evolución. Origen endosimbióntico de mitocondrias y cloroplastos.
Tema 20.- Taxonomía Microbiana. Principios generales. Conceptos básicos. El concepto de especie bacteriana. Los Cronómetros moleculares de la evolución. El RNAr. Teoría de los tres Dominios de la vida. Características de los tres dominios. El Manual de Bergey para la clasificación bacteriana: diferencias entre la primera y la segunda edición.
Tema 21. Dominio Arquea. Características grupos principales de arqueas. Phylum Crenarchaeota. Hipertermófilos dependientes del azufre. Hábitats y descripción de los géneros más importantes: Thermoproteus, Pyrodictium y Sulfolobus. Phylum Euryarchaeota. Metanógenos. Generos más importantes. Bioquímica de la formación de metano. Importancia ecológica de los metanógenos. Arqueas halófilas extremas. Hábitats y metabolismo energético: fotofosforilación en Halobacterium. Arqueas sin pared: Thermoplasma. Arqueas reductores de sulfato: Archaeoglobus., Hipertermófilos reductores de S0: Pyrococcus y Thermococcus.
Tema 22. Dominio Bacteria: Linajes Profundamente Ramificados. Phylum Aquificae. Géneros Aquifex e Hidrogenobacter. Phylum Thermotogae: Thermotoga. Phylum Thermodesulfobacteria: Thermodesulfobacterium. Phylum: Deinococcus -Thermus.: Resistencia de Deinococcus a las radiaciones. Otros linajes bacterianos antiguos: Phylum Thermomicrobia. Phylum Deferribacteres.
Tema 23. Dominio Bacteria: Bacterias fotosintéticas. Características generales de las bacterias fotosintéticas oxigénicas y anoxigénicas. Bacterias fotosintéticas anoxigénicas. Phylum Chloroflexi. Bacterias verdes no del azufre: Chloroflexus. Phylum Chlorobi. Bacterias verdes del azufre: Chlorobium. Consorcios de bacterias verdes del azufre. Proteobacterias fotosintéticas anoxigénicas. Bacterias rojas del azufre: Ectothiorhodospiracea y Chromatiaceae. Bacterias rojas no del azufre. Firmicutes fotosintéticos anoxigénicos: Heliobacterias. Bacterias Fotosintéticas oxigénicas. Phylum Cyanobacteria. Grupos de cianobacterias: variedad morfológica e importancia ecológica. Características distintivas de los proclorofitos: género Prochloron.
Tema 24. Dominio Bacteria: Principales grupos de proteobacterias de interés ambiental (I). Proteobacterias Quimiolitotrofos. Bacterias oxidantes de compuestos inorgánico de nitrógeno reducido. Proceso de nitrificación: importancia ambiental. Bacterias Nitrosificantes: Nitrosomonas. Bacterias Nitrificantes: Nitrobacter. Bacterias oxidantes del azufre: Thiobacillus, Achromatium, Beggiatoa y otros géneros. Importancia ecológica y ambiental. Bacterias oxidantes del hidrógeno. Bacterias carboxidotróficas.
Tema 25. Dominio Bacteria: Principales grupos de proteobacterias de interés ambiental (II). Metanotrofos y Metilotrofos. Grupos principales. Rutas de asimilación del carbono. Ecología. Bacterias del acético: Acetobacter y Gluconoacetobacter. Proteobacterias reductores del sulfato y del azufre. Características principales. Fisiología y hábitat. Proteobacterias parásitos obligados: Las riquetsias. Proteobacterias formadores de tumores vegetales: Agrobacterium. Ecología e importancia medio ambiental.
Tema 26. Dominio Bacteria: Principales grupos de proteobacterias de interés ambiental (III). Bacterias con vaina: Sphaerotilus y Leptothrix. Bacterias gemantes, con prostecas o pendúnculos: importancia ecológica y ciclos biológicos de Caulobacter e Hyphomicrobium. Las mixobacterias (orden Myxococcales): ciclos biológicos e importancia ecológica. Espirilos. Características. Aquaspirillum y Oceanospirillum. Espirilos magnetotácticos. Bdellovibrio y su “peculiar” ciclo biológico. Importancia ecológica. Campylobacter y Helicobacter.
Tema 27. Dominio Bacteria: Principales grupos de proteobacterias de interés ambiental (IV). Proteobacterias fijadoras de nitrógeno. Importancia de la Fijación Biológica de Nitrógeno. Fijación simbiótica de Nitrógeno: Rhizobium y géneros relacionados. Interacción rizobio-leguminosa. Importancia ecológica y ambiental. Bacterias epífitas fijadoras de nitrógeno: Azospirillum. Bacterias endófitas fijadoras de nitrógeno: Gluconacetobacter, Azoarcus y Herbaspirillum. Bacterias fijadores de nitrógeno de vida libre: Azotobacter, Beijerinckia y géneros relacionados. Importancia ambiental de las bacterias fijadores de nitrógeno.
Tema 28. Dominio Bacteria: Principales grupos de proteobacterias de interés ambiental (V). Orden Enterobacteriales: características generales y rasgos distintivos. Importancia como indicadores de contaminación fecal. Orden Vibrionales: el género Vibrio y su importancia como patógeno (cólera); Photobacterium y el fenómeno de la bioluminiscencia. Las Pseudomonadales.: Pseudomonas, Commamonas, Ralstonia, Burkholderia Capacidad degradativa de las Pseudomonadales. Otras Pseodomonadales de interés: patógenos de plantas.
Tema 29. Dominio Bacteria: Bacterias Gram positivas con bajo contenido en G+C: Phylum Firmicutes. Visión general de las Firmibacterias. Clase Clostridia. Habitat, metabolismo, Importancia ecológica y clínica del género Clostridium. Otros géneros. Clase Mollicutes. Características morfológicas y distintivas de los micoplasmas: géneros Mycoplasma, Ureaplasma y Spiroplasma. Clase Bacilli. Orden Bacillales. Importancia del género Bacillus. Bioinsecticidas. Otros géneros: Staphylococcus. Orden Lactobacillales. Características generales de las bacterias lácticas. Géneros Lactobacillus, Enterococcus, Leuconostoc y Streptococcus.
Tema 30. Dominio Bacteria: Bacterias Gram positivas con alto contenido en G+C: Phylum Actinobacteria. Visión general de la clase Actinobacteria: variedad morfológica y desarrollo micelial en actinomicetos. Familia Streptomycetae: género Streptomyces. Hábitat, producción de antibióticos e importancia ecológica. Familia Frankiaceae: importancia del género Frankia (actinorrizas) importancia en fijación de nitrógeno en plantas no leguminosas. Familia Corynebacteriaceae: género Corinebacteriae. Familia Nocardiaceae: Nocardia y Rhodococcus. Familia Mycobacteriaceae: género Mycobacterium. Familia Micrococcaceae: Micrococcus y Artrobacter. División crepitante, importancia ambiental.
Tema 31. Dominio Bacteria: Planctomicetos, Clamidias, Espiroquetas y bacteroides. Phylum Chlamydiae. Clamidias: ciclo biológico y adaptaciones al parasitismo celular. Phylum Spirochaetes. Características generales de las espiroquetas. Importancia ecológica y clínica de los géneros Spirochaeta, Leptospira (leptospirosis), Treponema (sífilis) y Borrelia (fiebres recurrentes). Otros linajes bacterianos relacionados: Visión general del Phylum Bacteroidetes. Clase Bacteroidetes. El género Bacteroides. Clase Flavobacteria. Género Flavobacterium. Clase Sphingobacteria. Ecología, capacidad degradativa y movilidad por deslizamiento. Géneros Cytophaga y Sporocytophaga.
Tema 32 Dominio Eukarya: Introducción a los microorganismos eucariotas: Los Hongos. Características generales. Distribución. Estructura. Nutrición y Metabolismo. Reproducción. Taxonomía y Diversidad de hongos. División Zygomycota. División Ascomycota. División Basidiomycota. División Deuteromycota. División Chytridiomycota. Hongos de interés medioambiental. Las micorrizas. Los hongos como biopesticidas.
ECOLOGÍA MICROBIANA Y MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL.
Tema 33. Microorganismos y ecosistemas: técnicas de estudio. Estudio de las comunidades microbianas mediante técnicas de cultivo. Cultivos de Enriquecimiento. Columna de Winogradsky. Cultivos axénicos: ventajas e inconvenientes en ecología microbinana. Estudio de las comunidades microbianas con técnicas moleculares: Tinción con DAPI, y GFP. Métodos basados en el RNAr 16S. Tinción filogenética con FISH. Construcción de colecciones de clones de RNAr16S. análisis por PCR y electroforesis en geles desnaturalizantes en gradiente (DGGE). Ventajas e inconvenientes. Medida de la actividad microbiana en la naturaleza: radioisótopos; biosensores; microsondas; marcadores cromogénicos (anticuerpos, compuestos fluorescentes)
Tema 34. Interacciones microbianas y relaciones simbióticas. Concepto de simbiosis. Simbiosis positivas: mutualismo, protocooperación y comensalismo. Simbiosis negativas: predación, parasitismo, amensalismo y competición. Relaciones mutualistas. Mutualismo entre microorganismos no fotosintéticos y plantas: filosfera, rizosfera, actinorrizas, micorrizas y endófitos fúngicos y bacterianos. Mutualismos en los que el miembro fotosintético es un microorganismo: líquenes y endosimbiontes de protozoos. Mutualismo entre microorganismos no fotosintéticos. Mutualismos entre microorganismos y metazoos: mutualismo con insectos, el rumen, mutualismos basados en el metabolismo del azufre y el metano.
Tema 35. Aplicaciones medioambientales de los microorganismos. Biofertilización. PGPB y PGPR. Grupos principales empleados. Concepto de Control Biológico. Concepto, impacto y ejemplos de: Biofungicidas, Biobactericidas, Bioinsecticidas, Bionematicidas, Bioherbicidas, y Bioprotección frente a la congelación. Tratamiento de Aguas Residuales. Compostaje. Biominería. Bioetanol. Biorremediación.
PROGRAMA DE CLASES PRÁCTICAS
-- Práctica 1. Técnicas microbiológicas básicas: Instrumentos y técnicas de siembra. Métodos de obtención de cultivos puros. Composición y Preparación de medios de cultivo. Medios sintéticos y complejos. Siembra en medios sólidos y líquidos. Cultivo de microorganismos aerobios y anaerobios.
-- Práctica 2. Microscopía y tinciones: Observación microscópica de microorganismos por microscopía óptica. Técnicas de tinción de microorganismos. Tinciones simples (azul de metileno), diferenciales (tinción de Gram y tinción ácido-alcohol resistente) y específicas (tinción de endosporas).
-- Práctica 3. Pruebas bioquímicas para la identificación de microorganismos. Pruebas IMViC, oxidasa-catalasa, ureasa y otras técnicas de aplicación microbiológicas usuales.
-- Práctica 4. Sistemas automatizados para la identificación de microorganismos (Sistemas API). Aplicación a enterobacterias. Análisis de la microbiología del suelo: aislamiento de hongos filamentosos, levaduras, y bacterias. Recuento de microorganismos en placa y determinación de UFC.
-- Práctica 5. Análisis de la microbiología del suelo: aislamiento de hongos filamentosos, levaduras, y bacterias. Recuento de microorganismos en placa y determinación de UFC.
-- Práctica 6. Análisis microbiológico del agua. Calculo del número más probable (NMP).
-- Práctica 7. Aislamiento del fijador de nitrógeno Rhizobium a partir de nódulos de plantas leguminosas
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