Prefacio XVIII
1. Introducción: panorama general de la microbiología y de la
biología celular
1.1. los microorganismos como células
2
1.2. estructura celular 9
1.3. clasificación de los organismos vivos 11
1.4. poblaciones, comunidades y ecosistemas 13
1.5. impacto de los microorganismos sobre las actividades del hombree 14
1.6. breve historia de la microbiología 16
Cuestionario para estudiar 21
Lecturas complementarias 22
2. Química celular
2.1. átomos 23
2.2. moléculas y enlaces químicos 24
2.3. el agua como disolvente biológico 26
2.4. moléculas pequeñas monómeros 27
2.5. de los carbohidratos a los polisacáridos 29
2.6. de los ácidos grasos a los lípidos
2.7. de los nucleótidos a los ácidos nucleidos 31
2.8. de los aminoácidos a las proteínas 35
2.9. estereosiometría 38
Cuestionario para estudiar
Lecturas complementarias 41
3. Biología celular
3.1. estructura de la célula procariótica y eucariótica 42
3.2. la importancia de ser pequeño 46
3.3. membrana celular: estructura 50
3.4. membrana celular: función 53
3.5. pared celular: eubacterias 58
3.6. pared celular: eucariotes 67
3.7. flagelos y motilidad 69
3.8. quimiotaxis en bacterias 72
3.9. la motilidad en los eucariotes 75
3.10. estructuras de la superficie celular bacteriana e inclusiones
celulares 78
3.11. vesículas gasíferas 80
3.12. endosporas bacterianas 85
3.1.3. estructura del DNA en los procariotes 87
3.14. el núcleo eucariótico 89
3.15. organelos eucarióticos 91
3.16. Relación entre cloroplastos. Mitocondrias y bacterias 93
3.17. comparación entre la célula procariótica y la eucariótica 95
Cuestionario para estudiar 97
Lecturas complementarias 98
4. Nutrición, metabolismo y biosíntesis
4.1. energía 100
4.2. energía de activación, catálisis y encimas 102
4.3. oxidación-reducción 104
4.4. acarreadores de electrones 106
4.5. compuestos fosfato de alta energía y trifosfato de adenosina (ATP) 108
4.6. liberación de energía en los sistemas biológicos
4.7. fermentación 109
4.8. respiración 112
4.9. sistemas de transporte de electrones 113
4.10. conservación de la energía en le sistema de transporte de
electrones 115
4.11. flujo de carbono: el ciclo de los ácidos tricarboxílicos
4.12. la hoja de balance de la respiración aeróbica 119
4.13. renovación de ATP y el papel de los compuestos que almacenan
energía 120
4.14. formas alternas de generación de energía 121
4.15. vías biosintéticas: anabolismo 122
4.16. metabolismo de los azucares 123
4.17. biosíntesis de los aminoácidos 124
4.18. biosíntesis de purinas y pirimidinas 126
4.19. regulación de la actividad enzimática 127
4.20. nutrición microbiana 129
4.21. cultivo de microorganismos en el laboratorio 131
4.22. esterilización y técnica ascéptica 136
4.23. procedimientos para aislar microorganismos de la naturaleza 137
Cuestionario para estudiar 138
Lecturas complementarias 140
5. Macromoléculas y genética molecular
5.1. panorama general 142
5.2. estructura del DNA y proteínas de unión del DNA 144
5.3. Enzimas de restricción y su acción sobre el DNA 158
5.4. replicación del DNA 160
5.5. elementos genéticos 165
5.6. estructura y función del RNA 166
5.7. RNA de transferencia 172
5.8. traducción: proceso de síntesis de proteínas 174
5.9. código genético 179
5.10. regulación de la síntesis de proteínas: inducción y represión 181
5.11. regulación de la síntesis de proteínas: control positivo 184
5.12. atenuación 187
5.13. contraste entre expresión de genes en procariotas y eucariotes 188
Cuestionario para estudiar 189
Lecturas complementarias 191
6. Virus
6.1. naturaleza de la partícula viral 193
6.2. el huésped del virus
6.3. cuantificación 198
6.4. características generales de la reproducción viral 201
6.5. etapas en la multiplicación de los virus 202
6.6. genética viral 207
6.7. panorama general de los virus bacterianos 208
6.8. bacteriófagos de RNA 209
6.9. bacteriófagos icosaédricos de DNA monocatenario 210
6.10. bacteriófagos de DNA filamentoso monocatenario 212
6.11. bacteriófagos de DNA bicatenario: T7 213
6.12. bacteriófagos de DNA grande bicatenario 215
6.13. virus bacterianos temperados: lisogenia 218
6.14. un fago transponible: el bacteriófago Mu 223
6.15. panorama general de los virus animales 226
6.16. virus animales pequeños de RNA 231
6.17. virus de RNA de cadena negativa 232
6.18. virus de RNA bicatenario: reovirus 236
6.19. replicación de los virus de DNA de los animales 236
6.20. herpesvirus 238
6.21. Poxvirus 240
6.22. Adenovirus 242
6.23. Retrovirus 243
Cuestionario para estudiar 247
Lecturas complementarias 248
7. Genérica microbiana
7.1. Mutaciones y mutantes 250
7.2. base molecular de la mutación 253
7.3. mutágenos 255
7.4. mutagénesis y carcinogénesis: prueba de Ames 258
7.5. precombinación genética 260
7.6. transformación genética 263
7.7. transducción 267
7.8. plásmidos 270
7.9. clases de plásmidos y su significado biológico 273
7.10. conjugación y movilización de cromosomas 277
7.11. panorama general del mapa genético bacteriano 282
7.12. transposones y secuencias de inserción 284
7.13. genética de microorganismos eucarióticos 288
7.14. genética de las levaduras 289
7.15. genética de mitocondrias 295
Cuestionario para estudiar 295
Lecturas complementarias 296
8. Manipulación de genes e ingeniería genética
8.1. sistemas de clonación de genes 298
8.2. los plásmidos como vectores de clonación 299
8.3. los bacteriófagos como vectores de clonación 301
8.4. otros vectores 303
8.5. huéspedes para los vectores de clonación 304
8.6. búsqueda del clon correcto 305
8.7. vectores de expresión 307
8.8. DNA sintético
8.9. amplificación del DNA: reacción en cadena de la polimerasa 310
8.10. clonación y expresión de genes de mamífero en bacterias 312
8.11. mutagénesis in Vitro y dirigida a un sitio 316
8.12. resultados prácticos de la ingeniería genética 317
8.13. la ingeniería genética como herramienta en la investigación
microbiana
8.14. resumen de los principios básicos de la ingeniería genérica
323
Cuestionario para estudiar 325
Lecturas complementarias 326
9. El crecimiento y su control
9.1. crecimiento de células 327
9.2. crecimiento de poblaciones 328
9.3. medición del crecimiento 329
9.4. ciclo de crecimiento de las poblaciones 332
9.5. rendimiento del crecimiento versus velocidad de crecimiento 334
9.6. cultivos continuos 335
9.7. crecimiento y síntesis macromolecular 336
9.8. diferenciación celular y morfogénesis 338
9.9. efecto de los factores ambientales sobre el crecimiento
9.10. temperatura 342
9.11. acidez y alcalinidad (pH) 349
9.12. disponibilidad de agua 350
9.13. oxigeno 351
9.14. control del crecimiento microbiano: esterilización por calor 355
9.15. esterilización por filtro 358
9.16. control químico del crecimiento microbiano 360
9.17. desinfectantes y antisépticos 362
9.18. agentes quimioterapéuticos 363
9.19. algunos aspectos de la microbiología de alimentos 366
Cuestionario para estudiar 369
Lecturas complementarias 370
10. Biotecnología microbiana
10.1. microorganismos industriales 372
10.2. clases de productos industriales 374
10.3.crecimiento y formación de producción en procesos industriales 376
10.4. características de la fermentación en gran escala 379
10.5. escalamiento del proceso de fermentación 381
10.6. producción de productos de mamíferos por microorganismo
modificados por ingeniería genética 383
10.7. antibióticos 385
10.8. vitaminas y aminoácidos 395
10.9. bioconversión microbiana
10.10. producción de enzimas por microorganismos 397
10.11. vinagre 399
10.12. acido cítrico y otros compuestos orgánicos 400
10.13. las levaduras en la industria 402
10.14. alcohol y bebidas alcohólicas 403
10.15. alimentos a partir de microorganismos 407
Cuestionario para estudiar 411
Lecturas complementarias 412
11. Relaciones huésped-parasito
11.1. interacciones microbianas con organismos superiores
11.2. flora normal de a piel
415
11.3. flora normal de la cavidad oral 417
11.4. flora normal del conducto gastrointestinal 420
11.5. flora normal de otras regiones del cuerpo 424
11.6. defensas no especificas del huésped 425
11.7. entradas de los patógenos al huésped 428
11.8. colonización y crecimiento 430
11.9. exotoxinas 431
11.10. enterotoxinas 435
11.11. endotoxinas 438
11.12. virulencia y atenuación 439
11.13. interacción de los patógenos con las células fagocíticas 441
11.14. desarrollo intracelular de los patógenos 446
11.15. inflamación y fiebre 447
11.16. quimioterapia 448
11.17. quimioterapia viral 453
Cuestionario para estudiar 454
Lecturas complementarias 455
12. Inmunológica e inmunidad
12.1. inmunógenos y antígenos 457
12.2. inmunoglobinas (anticuerpos) 458
12.3. células del sistemas inmunológico 462
12.4. antígenos de histocompatibilidad y receptores de las células T 464
12.5. mecanismos de formación de inmunoglobinas 467
12.6. genética y evolución de las inmunoglobinas y receptores de las
células T 470
12.7. anticuerpos monoclonales 474
12.8. reacciones antígeno-anticuerpo 478
12.9. ELISA y radioinmunoensayo 482
12.10. inmunidad mediada por células 485
12.11. hipersensibilidad 489
12.12. tolerancia a la inmunidad y autoinmunidad 492
12.13. complemento 494
12.14. inmunología aplicada: inmunización contra enfermedades
infecciosas 496
Cuestionario para estudiar 500
Lecturas complementarias 501
13. Microbiología clínica y diagnostica
13.1. aislamiento de patógenos de especimenes clínicos 503
13.2. métodos de identificación dependientes del crecimiento 509
13.3. cultivos de prueba para la sensibilidad a los antibióticos 513
13.4. titulación de anticuerpos y diagnostico de las enfermedades
infecciosas 514
13.5. anticuerpos fluorescentes 516
13.6. anticuerpos monoclonales 517
13.7. pruebas ELISA útiles clínicamente 518
13.8. pruebas de aglutinación empleadas en el laboratorio clínico 520
13.9. procedimientos de inmunotransferencia 521
13.10. huellas digitales de plásmidos
13.11. las sondas de ácidos nucleicos en el diagnostico clínico 523
13.12. Virología diagnostica 527
13.13. seguridad en el laboratorio clínico 528
Cuestionario para estudiar 529
Lecturas complementarias 530
14. Epidemiología y microbiología de la salud publica
14.1. la ciencia de la epidemiología 532
14.2. terminología 533
14.3. reservorios de enfermedades 534
14.4. epidemiología del SIDA: un ejemplo de cómo se hace una
investigación epidemiológica 536
14.5. modos de trasmisión de las enfermedades infecciosas 537
14.6. naturaleza de la comunidad huésped 540
14.7. infecciones adquiridas en hospitales (nosocómicas) 543
14.8. medidas de salud publica para el control de epidemias 544
14.9. consideraciones mundiales sobre la salud 547
Cuestionario para estudiar 548
Lecturas complementarias 549
15. Enfermedades microbianas principales
15.1. transición de patógenos por aire 550
15.2. infecciones respiratorias: bacterianas 551
15.3. Mycobacterium y tuberculosis 558
15.4. infecciones respiratorias: virales 559
15.5. ¿Por qué son tan comunes las infecciones
15.6. enfermedades trasmitidas por vía sexual 566
15.7. síndrome de insumo deficiencia adquirida (SIDA) 572
15.8. rabia 578
15.9. enfermedades transmitidas por insectos y garrapatas: rickettsias 580
15.10. enfermedades transmitidas por insectos enfermedad de Lyme 583
15.11. enfermedades transmitidas por insectos: malaria y peste 585
15.12. enfermedades transmitidas por alimentos 589
15.13. enfermedades transmitidas por el agua 594
15.14. hongos patógenos 600
Cuestionario para estudiar 601
Lecturas complementarias 602
16. Diversidad metabólica ente los microorganismos
16.1. fotosíntesis 604
16.2. el papel de la clorofila y de la bacterioclorofila en la fotosíntesis 605
16.3. fotosíntesis anoxigénica 607
16.4. fotosíntesis oxigénica 612
16.5. aspectos adicionales de las reacciones fotosíntesis luminosas 614
16.6. fijación autotrófica de CO2 616
16.7. Litografía : energía de a oxidación de los donadores inorgánicos de
electrones 618
16.8. bacterias oxidantes del hidrogeno
16.9. bacterias del azufre 619
16.10. bacterias oxidantes del hierro 622
16.11. bacterias oxidantes del amoniaco y nitrito 624
16.12. autografía y producción de ATP entre los litotrofos 625
16.13. respiración anaerobia 627
16.14. reducción de nitratos y procesos de desnitrificación 628
16.15. reducción de sulfatos 630
16.16. el carbonato (CO2) como aceptor de electrones 633
16.17. otros aceptores de electrones en la respiración anaeróbica 634
16.18. diversidad metabólica entre los organotrofos 635
16.19. metabolismo de las azucares 641
16.20. metabolismo de los azucares 643
16.21. los lípidos como nutrientes microbianos 644
16.22. el oxigeno molecular (O2) como reactante en procesos
bioquímicos
16.23. transformaciones de hidrocarburos
645
16.24. metabolismos del nitrógeno 647
16.25. Fijación del nitrógeno 648
Cuestionario para estudiar 652
Lecturas complementarias 654
17. Ecología microbiana
17.1. los microorganismos en la naturaleza 656
17.2. métodos en ecología microbiana
17.3. métodos de enriquecimiento y aislamiento 658
17.4. identificación y recuento: sondas de ácidos nucleicos, anticuerpos
fluorescentes y cuentas viables 663
17.5. mediciones de la actividad microbiana en la naturaleza 666
17.6. isótopos estables y su uso en la biogeoquímica microbiana 668
17.7. hábitat acuáticos 669
17.8. ambientes terrestres 671
17.9. microbiología del mar profundo 674
17.10. respiradores hidrotérmicos 675
17.11. ciclo del carbono 679
17.12. metano y metanogénesis 681
17.13. el ecosistema microbiano del resumen 685
17.14. ciclo biogeoquímicos: nitrógeno 688
17.15. ciclo biogeoquímicos: azufre 691
17.16. ciclo biogeoquímicos: hierro 692
17.17. lixiviación microbiana 695
17.18. ciclo biogeoquímicos: metales traza y mercurio 697
17.19. biodegradación del petróleo y gas natural (metano) 699
17.20. biodegradación de xenobióticos 701
17.21. microbiología de aguas de desecho y aguas negras 704
17.22. interacciones plantas-microbios 706
17.23. interacciones agrobacteria/plantas: agallas de la corona y raíces
pilosas 711
17.24. bacterias de los nódulos de la raíz y simbiosis con leguminosas 715
Cuestionario para estudiar 723
Lecturas complementarias 724
18. Sistemática molecular y evolución microbiana
18.1. evolución de l atierra y primeras formas de vida 726
18.2. organismos primitivos 729
18.3. origen de los eucariotes modernos 731
18.4. los RNA ribosómicos como cronómetros evolutivos 733
18.5. filogenia microbiana revelada por la secuenciación de RNA
ribosómico 737
18.6. Eubacterias 739
18.7. arqueobacterianas 743
18.8. eucariotes 744
18.9. características de los reinos primarios 745
18.10. taxonomía, nomenclatura y manual de Bergey 748
18.11. métodos taxonómicos moleculares: composición de base del
DNA e hibridación de ácidos nucleicos 750
Cuestionario para estudiar
Lecturas complementarias 752
19. Las bacterias
19.1. bacterias púrpura y verdes (fototróficas) 754
19.2. cianobacterias 770
19.3. proclorofitas 773
19.4. litotrofos: las bacterias nitrificantes 775
19.5. litotrofos: bacterias oxidantes del azufre y del hierro 777
19.6. litotrofos: bacterias oxidantes del hidrogeno 780
19.7. metanotrofos y metilotrofos 782
19.8. bacterias reductoras del sulfato y del azufre 786
19.9. bacterias homoacetogénicas 790
19.10. bacterias de gemación y/o apendiculadas (prostecadas) 792
19.11. espirilos 796
19.12. espiroquetas 801
19.13. bacterias deslizantes 805
19.14. bacterias encapsuladas 812
19.15. las pseudomonas 814
19.16. bacterias fijadoras de nitrógeno, aeróbicas de vida libre 817
19.17. bacterias del acido acético 819
19.18. Zymomonas y chromobacterium 820
19.19. vibrio y géneros afines 821
19.20. bacilos Gram-negativos aerobios facultativos 823
19.21. Neisseria y otros cocos Gram-negativos 828
19.22. Rickettsias 829
19.23. Clamidias 830
19.24. bacterias Gram-positivas: cocos 832
19.25. bacterias del acido láctico 835
19.26. bacilos y cocos Gram-positivos formadores de endosporas 838
19.27. micoplasmas 844
19.28. bacterias Gram-positivas de GC elevada: “actinomicetos” 847
19.29. bacterias corineformes 847
19.30. bacterias del acido propiónico 849
19.31. Mycobacterium 851
19.32. actinomicetos filamentosos 853
Lecturas complementarias 857
20. Arqueobacterias
20.1. Membranas aqueobacterianas 858
20.2. paredes celulares arqueobacterianas 860
20.3. metabolismo y genética 862
20.4. Arqueobacterias extremadamente halofílicas 864
20.5. bacterias productoras de metano: los metanógenos 869
20.6. arqueobacterias extremadamente termofílias 877
20.7. Thermoplasma 884
20.8. limites de la existencia microbiana: temperatura 885 20.9. Arqueobacterias: ¿las primeras formas de vida? 886
Lecturas complementarias 887
21. Microorganismos eucarióticos
21.1. algas 888
21.2. hongos 891
21.3. mohos viscosos 894
21.4. protozoos 897
21.5. euc
a
riotes en el mundo microbiano
Lecturas complementarias 900