1. Análisis comparativo de los principales grupos microbianos.

1. Análisis comparativo de los principales grupos microbianos.
Las células se pueden dividir en dos grandes grupos: las procariotas (del griego, núcleo primitivo) y las
eucariotas ( del griego, núcleo verdadero). Las células eucariotas contienen un núcleo formado por una
membrana nuclear que contiene en su interior múltiples cromosomas y un aparato mitótico que garantiza el
reparto equitativo de estos últimos, una vez que se han replicado, a cada una de las doscélulas hijas. El
cromosoma único procariota no precisa un aparato mitótico y no está rodeado por una membrana nuclear.
Otra notable diferencia es que, en los genes de las eucariotas abundan los intrones (regiones no traducidas)
que están prácticamente ausentes en las procariotas. Aunque esta característica parecía indicar que los genes
procariotas son más primitivos, es llamativo el hecho de que los intrones también son raros en las células
eucariotas de las levaduras. Por ello, se ha propuesto que los intrones aparecieron en fases tempranas de la
evolución con objeto de acelerar la recombinación de dominios proteicos y expandir el genoma, pero que en
los organismos que dedican la mayor parte de su energía a la replicación celular el coste de mantenimiento de
los intrones no justifica sus ventajas.
Las mitocondrias de las células eucariotas y los cloroplastos que llevan a cabo la fotosíntesis en los vegetales
son parecidos a bacterias en cuanto a la estructura circular simple de sus cromosomas y en cuanto al yamaño,
secuencias de RNA y sensibilidad a los antibióticos de sus ribosomos. Parece que estas estructuras han
evolucionado a partir de procariotas que penetraron en las células eucariotas estableciendo una simbiosis. La
gran abundancia de ejemplos de endosimbiosis que se conocen actualmente apoyan esta suposición: en el
interior de las células de muchos protozoos, vegetales y animales se encuentran bacterias típicas, capaces de
vivir de forma independiente, llevando a cabo procesos beneficiosos para el hospedador. Algunos ejemplos
son la digestión de la celulosa en insectos y la fijación del nitrógeno en las raíces vegetales.
Los procariotas y los eucariotas se encuentran separados por ungran salto evolutivo siendo la evolución de los
últimos la agregación, diferenciación y especialización celular, más que en cambios radicales del diseño
celular. Por ello, las levaduras se utilizan ampliamente para el estudio de la genética molecular de los
eucariotas, ya que presentan las ventajas experimentales de los organismos unicelulares.
Quimiorganótrofo: Se engloban en esta denominación a todos aquellos microorganismos que utilizan
compuestos orgánicos como fuente de energía (donador de electrones) a partir de reacciones de
oxidorreducción en este tipo se engloban la mayor parte de las bacterias. Ejemplos de estas organismos son:
Protozoos, Hongos y la mayoría de las bacterias no fotosintéticas.
Quimiolitótrofos: Se llaman así a todos los microorganismos que utilizan compuestos inorgánicos como
fuente de energía (donadores de electrones) su fuente de carbono es el CO2 son bacterias que usan hidrógeno,
azufre ,hierro y desnitrificantes . No existe sin embargo un mecanismo común de oxidación química
,inorgánica , entre los integrantes de este grupo. Los diferentes sustratos son oxidados por diferentes
complejos enzimáticos y por distintas vías y la oxidación de un compuesto inorgánico reducido no es una
propiedad única limitada a los autótrofos. Ejemplos de este tipo de bacterias son : Nitrobacter , Thiobacillus
denitrificans y Alcaligenes .
Fotoautótrofos: Se denominan así a todos los organismos que utilizan la luz como fuente de energía y al CO2
como fuente de carbono y sus dadores de electrones son compuestos inorgánicos como el H 2S ó el S. Un
claro ejemplo de este tipo de organismo son las Tiobacterias verdes y púrpuras y las algas eucariotas .
Fotoheterótrofos: Estos organismos se caracterizan por usar la luz como fuente de energía pero su fuente de
carbono deja de ser el CO2 para que pasen a ser compuestos orgánicos como la glucosa , malato , peptona .
Dentro de esta clasificación se encuentran las bacterias púrpuras que no usan azufre.
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Aunque una especie particular puede pertenecer solamente e uno de los cuatro tipos nutricionales , algunas
muestran una gran flexibilidad metabólica y modifican sus modelos metabólicos para adaptarse a los cambios
ambientales. Por ejemplo, muchas bacterias púrpuras no del azufre se comportan como heterótrofos
fotoorganotróficos en ausencia de oxígeno , pero oxidan moléculas orgánicas y funcionan quimiotróficamente
con niveles de oxígeno normales. Cuando hay poco oxígeno , la fotosíntesis y el metabolismo oxidativo
pueden funcionar simultáneamente . Esta clase de flexibilidad parece y confusa , pero aporta al organismo en
cuestión una ventaja segura si las condiciones ambientales cambian con frecuencia .
3.2. Tipos de medios de cultivo que se emplean para el aislamiento y crecimiento de los microorganismos.
Los microorganismos se cultivan en agua que contiene los nutrientes apropiados que hemos añadido, a esta
disolución acuosa se denomina medio de cultivo. Los nutrientes que están presentes en el medio de cultivo
proporcionan a la célula microbiana los ingredientes requeridos para que produzcan más células como ella
misma. Además de una fuente de energía, que puede ser un compuesto orgánico o inorgánico, o luz, un medio
de cultivo debe tener una fuente de carbono de carbono y de nitrógeno junto a otros nutrientes necesarios. Los
medios de cultivo se pueden preparar para ser usados en estado líquido o como geles semisólidos. Un medio
de cultivo líquido puede pasar a estado semisólido por adición de un agente solidificante, que normalmente es
el agar. Los medios de cultivo con agar se disponen en cajas circulares de vidrio o plástico, con tapadera , que
se llaman placas de Petri , donde las células microbianas pueden crecer y formar masas visibles denominadas
colonias.
Gran parte de la microbiología depende de la capacidad de cultivar y mantener microorganismos en un
laboratorio, y esto sólo es posible si se dispone de los medios de cultivo adecuados. Además, los medios
especiales son imprescindibles para aislar e identificar los microorganismos, evaluar la sensibilidad a los
antibióticos, analizar agua y alimentos, en microbiología industrial y otras actividades. Aunque todos los
microorganismos necesitan fuentes de energía, carbono, nitrógeno, fósforo, azufre y varios minerales, la
composición precisa de un medio adecuado dependerá de la especie que se quiere cultivar, porque las
necesidades nutricionales varían considerablemente. El conocimiento del hábitat normal de un
microorganismo es a menudo útil para elegir un medio de cultivo apropiado, porque sus necesidades de
nutrientes reflejan su ambiente natural. Un medio se utiliza frecuentemente para seleccionar y cultivar
microorganismos específicos o para facilitar la identificación de una especie en particular. En estos casos, la
función de un medio estará también determinada por su composición.
Medios sintéticos o definidos
Algunos microorganismos, particularmente los autótrofos fotolitótrofos, como cianobacterias y algas
eucariotas, pueden crecer en medios relativamente sencillos, que contienen CO2 como fuente de carbono (a
menudo incorporado como carbonato o bicarbonato sódico) nitratos o amonio como fuente de nitrógeno,
sulfatos, fosfatos y diversos minerales. Esta clase de medios en que se conocen todos los componentes se
denominan medios definidos o medios sintéticos. Muchos heterótrofos quimioorganotróficos pueden crecer
también en medios definidos con glucosa como fuente de carbono y una sal de amonio como fuente de
nitrógeno. Los medios definidos se emplean ampliamente en investigación, pues a menudo se quiere conocer
qué está metabolizando el microorganismo experimental.
Ejemplos de medios definidos:
Medio BG −11 para cianobacterias
NaNO3
2
K2HPO4
MgSO4 · 7H2O
CaCl2 · 2H2O
Ácido cítrico
Citrato amónico férrico
EDTA (sal de Na2Mg)
Na2CO3
Solución de metales traza
PH final de 7.4
Medio para Escherichia coli
Glucosa
Na2HPO4
KH2PO4
(NH4)2SO4
MgSO4 · 7H2O
CaCl2
FeSO4 · 7H2O
PH final de 6.8−6.0
Cantidad (g/L)
1.5
0.04
0.075
0.036
0.006
0.006
0.001
3
0.02
• mg/L
Cantidad (g/L)
1.0
16.4
1.5
2.0
200.0 mg
10.0 mg
0.5 mg
Medios complejos
Los medios que contienen algunos ingredientes cuya composición química se desconoce se denominan
medios complejos . Estos medios son muy útiles, pues un único medio complejo puede ser suficientemente
rico para satisfacer las necesidades nutricionales de diversos microorganismos. Además, los medios complejos
se necesitan porque a menudo se desconocen los requerimientos nutricionales de un microorganismo en
particular, por lo que no se puede elaborar un medio definido. Esto sucede con muchas bacterias exigentes,
algunas de ellas son capaces de necesitar un medio que contenga sangre o suero.
Los medios complejos contienen componentes como peptonas, extracto de carne y de levadura. Las peptonas
son hidrolizados de proteínas obtenidos de la digestión proteolítica parcial de carne, caseína, harina de soja,
gelatina y otras fuentes proteicas. Sirven como fuente de carbono, energía y nitrógeno. Los extractos de carne
y de levadura son medios líquidos de carne de vacuno y de levadura de cerveza, respectivamente. El extracto
de carne contiene aminoácidos, péptidos, nucleótidos, ácidos orgánicos, vitaminas y minerales. El extracto de
levadura es una fuente excelente de vitaminas del complejo B y de compuestos de nitrógeno y carbono. Tres
medios complejos utilizados comúnmente son :
• Caldo nutritivo
• Caldo de soja triptonado
• Agar MacConkey.
Si se necesita un medio sólido para cultivar microorganismos en superficie, se puede solidificar un medio
líquido añadiendo agar. El agar es un polímero sulfatado compuesto principalmente por D− galactosa,
3,6−anhidro−L−galactosa y ácido−D−glucurónico. El agar es un buen agente solidificador porque, una vez
que se funde en agua hirviendo, puede enfriarse hasta una temperatura de 40 a 42 oC, sin endurecerse, y no
fundirá de nuevo hasta que no se alcance una temperatura de 80 a 90 oC. El agar es también un agente
endurecedor excelente porque la mayoría de los microorganismos no pueden degradarlo.
A veces se utilizan otros agentes solidificantes. Por ejemplo, se usa gel de sílice para cultivar bacterias
autótrofas en medios sólidos en ausencia de sustancias orgánicas, y para definir las fuentes de carbono en
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bacterias heterótrofas, añadiendo al medio varios compuestos orgánicos.
Algunos medios complejos comunes
Caldo nutritivo
Peptona (hidrolizado de gelatina)
Extracto de carne
Caldo de soja triptonado
Triptona (producto pancreático digerido de la caseína)
Peptona(Producto digerido de semilla de soja)
Glucosa
Cloruro sódico
Fosfato dipotásico
Cantidad (g/L)
5
3
17
3
2.5
5
Agar MacConkey
Producto digerido pancreático de gelatina
Producto digerido pancreático de caseína
Producto digerido de tejido animal
Lactosa
Sales biliares
Cloruro sódico
5
Rojo neutro
Cristal violeta
Cantidad(g/L)
17.0
1.5
1.5
10.0
1.5
5.0
0.03
0.001
13.5
Tipos de medios
Los medios como el caldo y el agar de soja triptonado se denominan medios para fines generales porque
mantienen el crecimiento de muchos microorganismos. La sangre y otros nutrientes especiales se pueden
incorporar a estos medios para favorecer el crecimiento de heterótrofos exigentes. Estos medios especiales se
denominan medios enriquecidos.
Los medios selectivos favorecen el crecimiento de microorganismos particulares. Las sales biliares o
colorantes como la fucsina básica y el cristal violeta favorecen el crecimiento de las bacterias gramnegativas,
al inhibir el crecimiento de las grampositivas sin afectar a las primeras. Los agar Endo, eosina−azul de
metileno y MacConkey, tres medios que se emplean extensamente para detectar E. coli y bacterias próximas
en suministros de agua y otros medios, contienen colorantes que inhiben el crecimiento de las bacterias
grampositivas. También se pueden aislar las bacterias incubándolas con nutrientes que puedan utilizar de
forma específica. Un medio que contenga solamente celulosa como fuente de carbono y energía es bastante
eficaz para aislar bacterias que digieren celulosa. Las posibilidades de selección son infinitas y existen y
existen docenas de medios selectivos especiales disponibles.
Los medios diferenciales son medios que diferencian entre grupos distintos de bacterias e incluso permiten
una identificación tentativa de los microorganismos, según sus características biológicas. El agar sangre es
tanto un medio diferencial como un medio enriquecido. Sirve para distinguir entre bacterias hemolíticas y no
hemolíticas. Las bacterias hemolíticas producen zonas claras alrededor de sus colonias debido a la destrucción
de los eritrocitos. El agar MacConkey es tanto diferencial como selectivo. Como contiene lactosa y el
colorante rojo neutro, las colonias fermentadoras de la lactosa aparecen de color rosa a rojo y son fácilmente
distinguibles de las colonias no fermentadoras.
Crecimiento en medios selectivos y diferenciales
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Tomando como punto de partida las características de crecimiento en medios de aislamiento primario, un
microbiólogo realiza subcultivos de un patógeno desconocido en varias docenas de medios de cultivo útiles
para el diagnóstico. Gran parte de estos medios se presentan en forma de pruebas comerciales miniaturizadas
que contienen distintos medios en pocillos separados y que se han inoculado a la vez.
La batería de medios incluye medios selectivos, diferenciales o ambos al mismo tiempo. Un medio selectivo
es aquel en el que los compuestos han sido añadidos selectivamente para inhibir el crecimiento de ciertos
microorganismos y no de otros. Un medio diferencial es aquel en el que se ha añadido una clase de indicador,
generalmente un colorante, que permite al microbiólogo diferenciar entre distintas reacciones químicas que se
producen durante el crecimiento. Por ejemplo, el agar eosina−azul de metileno (EMB) se utiliza como medio
selectivo y diferencial. El agar EMB se utiliza para el aislamiento de enterobacterias Gram negativas. La
presencia del azul de metileno inhibe a las bacterias positivas Gram positivas; aunque se desconoce su
mecanismo de acción, se sabe que pequeñas cantidades de este colorante inhiben eficazmente el crecimiento
de la mayor parte de las bacterias Gram positivas. La eosina es un colorante que responde a los cambios del
pH, virando del incoloro al negro en condiciones de acidez. El medio agar EMB contiene lactosa y sacarosa
pero no glucosa como fuentes de energía. Las bacterias fermentadoras de lactosa, Escherichia coli, Klebsiella
y Enterobacter, acidifican el medio y las colonias son de color negro con un brillo verdoso. Las colonias de
los no fermentadores de lactosa como Salmonella, Shigella y Pseudomonas, son translúcidas o rosadas.
La identificación de un organismo obliga a realizar una batería de pruebas en las que pueden cuantificarse
multitud de diferentes reacciones bioquímicas. Estas pruebas miden la presencia o ausencia de enzimas que
participan en el catabolismo del sustrato o sustratos que se añaden al medio diferencial. La fermentación de
los azúcares se mide incorporando indicadores de pH que cambian de color en medio ácido. La producción de
gas hidrógeno y/o dióxido de carbono durante la fermentación del azúcar se analiza observando la producción
de gas en viales de recogida de gases o en agar. La producción de sulfuro de hidrógeno puede revelarse en un
medio con hierro férrico. Si se genera sulfuro, el hierro férrico se acompleja con el H2S para formar un
precipitado negro de sulfuro de hierro. La utilización de ácido cítrico,un ácido de seis carbonos que contiene
tres grupos ácidos carboxílicos, se acompaña de una elevación del pH, de tal manera que la adición al medio
de prueba de un colorante específico vira el color cuando se dan condiciones alcalinas. Se han desarrollado
cientos de pruebas diferentes para uso clínico pero solamente se utilizan rutinariamente unas 20.
Los resultados de estas pruebas diferenciales para un patógeno desconocido se archivan en un ordenador, y un
programa especial permite decidir, con los resultados obtenidos, el agente etiológico del que se trate. Para la
mayoría de los microorganismos, se necesitan tan sólo tres o cuatro pruebas para hacer una identificación
inequívoca. Cuando a pesar de ello existen dudas de identificación, puede recurrirse a técnicas de
identificación más sofisticadas, sobre todo cuando varios patógenos con características de crecimiento
similares, presentan regímenes de quimioterapia diferentes.
2.Pared celular de las bacterias Gram−positivas y Gram−negativas. Tinción de Gram.
Bacterias grampositivas
Son un tipo de célula procariota cuya pared está compuesta básicamente por peptidoglicano y carece de la
membrana externa. Debido a esto después de la tinción de Gram aparecen de color púrpura.
Bacterias gramnegativas
Se trata de un tipo de célula procariota cuya pared contiene relativamente poca cantidad de peptidoglicano,
pero que contiene una membrana externa compuesta por lipopolisacáridos, lipoproteínas y otras
macromoléculas complejas. Por medio de la tinción de Gram las bacterias presentan un color rojo.
Pared celular de las bacterias grampositvas
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Con frecuencia, la gruesa pared celular de las bacterias grampositivas está constituida principalmente por
cadenas de peptidoglicano, a menudo unidas por puentes peptídicos. Sin embargo, estas células contienen
también una gran cantidad de ácidos teicoicos, polímeros de glicerol y ribitol unidos por grupos fosfato.
Aminoácidos como D−alanina o azúcares como la glucosa están unidos a los glicerol y ribitol. Los ácidos
teicoicos están comunicados al peptidoglucano mediante un enlace covalente con el hidroxilo seis del ácido
N−acetilmurámico, o a los lípidos de la membrana plasmática; en este caso se denominan ácidos lipoteicos.
Los ácidos teicoicos parece que se extienden hasta la superficie del peptidoglucano y, como están cargados
negativamente, contribuyen a dotar a la pared celular grampositiva de su carga negativa. Las funciones de
estas moléculas están todavía por aclarar, pero pueden ser fundamentales para mantener la estructura de la
pared. Los ácidos teicoicos no están presentes en las bacterias gramnegativas.
Pared celular de las bacterias gramnegativas
La pared celular de las bacterias gramnegativas es mucho más compleja que la de las grampositivas. La capa
delgada de peptidoglucano, próxima a la membrana plasmática, no constituye todo el peso de la pared. El
peptidoglucano puede estar en forma de gel, más que como una capa compacta.
La membrana externa está situada por fuera de la capa fina de peptidoglucano. La proteína de membrana más
abundante es la lipoproteína de Braun, o lipoproteína de mureína, una proteína pequeña unida covalentemente
al peptidoglucano subyacente e incluida en la membrana externa por su extremo hidrófobo. La membrana
externa y el peptidoglucano están tan unidos por esta lipoproteína que pueden aislarse como una unidad.
Otra estructura que puede dar resistencia a la pared gramnegativa y mantener la membrana externa en su
posición es la zona de adhesión. Las membranas externa y plasmática parece que están en contacto directo en
muchos lugares en la pared gramnegativa. Las zonas de adhesión pueden ser regiones de contacto directo o
posiblemente, de verdaderas fusiones de membranas.
La pared celular de los procariotas: peptidoglicano y moléculas relacionadas.
Dada la concentración de solutos que se alcanza en el interior de la célula bacteriana, se desarrolla una
considerable presión de turgencia, que se ha estimado en 2 atmósferas en una bacteria como Escherichia coli;
esta es una presión similar a la de un neumático de coche. Para resistir esta presión las bacterias necesitan
paredes celulares, que además son las responsables de la forma y rigidez de la célula.
La pared celular de las Gram negativas está compuesta por varias capas y es bastante compleja, mientras que
la pared de las Gram positivas está formada fundamentalmente por un tipo de molécula y es mucho más
ancha.
Peptidoglicano
En la pared celular de una Bacteria hay una capa rígida que es responsable de la resistencia de la pared
celular. En la mayoría de Bacteria existen capas adicionales que se sitúan en el exterior de ésta. La capa
responsable de la rigidez en las paredes de Gram positivas y Gram negativas es muy similar en su
composición química. Se le denomina peptidoglicano(o mureína) y está formada por dos derivados de
azúcares N−acetilglucosa y N−acetilmurámico, y un pequeño grupo de aminoácidos que incluyen L−alanina,
D−alanina, D−glutámico y lisina o en otros casos ácido diaminopimélico. Estos componentes se unen entre sí
para formar una estructura que se repite a lo largo de la pared y que se denomina tetrapéptido del glicano. La
estructura básica del peptidoglicano está constituida por una fina lámina en la que las cadenas de azúcares se
conectan entre sí por puentes, formados por aminoácidos. Los enlaces glucosídicos que unen los azúcares en
las cadenas de glucano son muy fuertes, pero estas cadenas por sí solas no son capaces de conferir rigidez en
todas las direcciones. De ahí que sólo cuando se entrecruzan a través de puentes peptídicos se logra la rigidez
característica de la pared. El número de puentes peptídicos que se forman no es igual en todas las Bacteria y
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es característico de cada tipo, siendo precisamente las paredes más rígidas aquellas con mayor número de
puentes intercatenarios. En las Gram negativas los puentes se establecen por lo general mediante enlaces
peptídicos directos del diaminopimélico y la D−alanina. En Bacteria Gram positivas habitualmente se
establece mediante el enlace de varios aminoácidos cuyo número y tipo dependen de los diferentes
organismos.
En Bacteria Gram positivas el peptidoglicano representa hasta el 90% de la pared, aunque pequeñas
cantidades de ácidos teicoicos suelen también formar parte de la misma. Si bien se cree que algunas Bacteria
poseen una sola capa de peptidoglicano, muchas Bacteria, especialmente las Gram positivas, tienen varias
capas de peptidoglicano. En Bacteria Gram negativas el peptidoglicano constituye sólo alrededor del 10% de
la pared, estando constituido el resto por una capa compleja. Sin embargo, tanto en Gram negativas como en
Gram positivas se cree que la bacteria viene determinada por la longitud de las cadenas de peptidoglicano y el
número y tipo de puentes intercatenarios que se establezcan.
La membrana externa de las bacterias Gram negativas
Las Bacteria Gram negativas, además del peptidoglicano, poseen, una capa adicional en su pared que está
compuesta de lipopolisacárido. Esta capa representa de hecho una segunda bicapa lipídica, si bien hay que
decir que no consta solamente de fosfolípidos como la membrana plasmática, sino que contiene polisacáridos
y proteínas. Los lípidos y polisacáridos están estrechamente unidos en la capa externa formando estructuras
lipopolisacáridas específicas. La presencia des lipopolisacárido justifica que la membrana externa se
denomine generalmente capa de lipopolisacárido o simplemente LPS.
Composición química del LPS
A pesar de su complejidad, se conoce la estructura química de algunos tipos de LPS. La estructura del
polisacárido; consta de dos porciones, el núcleo propiamente dicho y el polisacárido O. En Salmonella, donde
se ha estudiado con cierto detalle, el centro o núcleo del polisacárido está compuesto por
cetodesoxioctonato(KDO), azúcares de siete carbonos, glucosa, galactosa y N−acetilglucosamina. El
polisacárido O está unido al centro o núcleo y consta generalmente de galactosa, glucosa, ramnosa y manosa
así como uno o más dideoxiazúcares poco frecuentes como abecuosa, colitosa, paratosa, o tivelosa. Estos
azúcares están unidos entre sí formando secuencias de cuatro o cinco unidades que a menudo se hallan
ramificados. La repetición deestas secuencias de azúcar da lugar a la formación del polisacárido O.
La parte lipídica del lipopolisacárido, conocida como lípido A, no es un glicerolípido sino que la conexión de
los ácidos grasos a un disacárido compuesto de N−acetilglucosamina fosfato se hace mediante uniones de
éster amina. El disacárido está unido al núcleo de polisacáridos O a través del KDO. En la membrana externa,
el LPS se asocia a varias proteínas para formar la mitad externa de la estructura de unidad de membrana. En la
cara interna de la membrana externa de algunas Bacteria Gram negativas se encuentra el complejo de
lipoproteína. Esta lipoproteína es una proteína pequeña, que sirve de anclaje entre la membrana externa y el
peptidoglicano. En la lámina externa de la membrana externa, el LPS sustituye a los fosfolípidos que
predominan en la lámina interna.
Endotoxina
Una propiedad biológica importante de la membrana externa de muchas Bacteria Gram negativas es que
resulta habitualmente tóxica para los animales. Bacteria Gram negativas, patógenas para el hombre y otros
animales, incluyen miembros de los géneros Salmonella, Shigella y Escherichia, entre otros. La propiedad
tóxica de la membrana externa de estas bacterias es responsable de algunos síntomas de infección a los que
dan lugar. Estas propiedades tóxicas se asocian a una parte de la capa de lipopolisacárido, más concretamente
al lípido A. El uso de endotoxina hace alusión precilamente a este componente tóxico, no obstante, también el
LPS de algunas bacterias no patógenas presenta actividad de endotoxina. De ahí que no se requiera que el
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organismo sea patógeno para que su pared celular contenga elementos tóxicos.
Tinción de Gram
Fundamento de la tinción de Gram
Aunque se han propuesto varias explicaciones sobre los resultados de la reacción de la tinción de Gram,
parece probable que la diferencia entre las bacterias gram negativas y gram positivas se deba a la naturaleza
física de sus paredes celulares. Si la pared celular se elimina en las bacterias gram positivas, éstas se
convierten en gram negativas. El peptidoglucano no se tiñe por sí mismo; más bien, parece que actúa como
barrera de permeabilidad para evitar la pérdida del cristal violeta, y luego se tratan con yoduro para favorecer
la retención del colorante. Cuando se decoloran a continuación las bacterias gram positivas con etanol, se cree
que el alcohol contrae los poros de la capa gruesa del peptidoglucano. En consecuencia, el complejo
colorante−yoduro se retiene durante la fase corta de decoloración y las bacterias adquieren un color
azul−violeta. Por lo contrario, la capa de peptidoglucano de las bacterias gram negativas es muy fina.
También es posible que el tratamiento con alcohol extraiga suficientes lípidos de la membrana en las células
gram negativas, como para aumentar posteriormente su porosidad. Por estos motivos, el alcohol extraiga
suficientes lípidos de la membrana en las células gram negativas, como para aumentar posteriormente su
porosidad. Por estos motivos, el alcohol elimina más fácilmente el complejo cristal violeta−yoduro en las
bacterias gram negativas.
5. Esterilización y Desinfección.Tipos.
Definiciones:
Esterilización: es el proceso por el que todas las células vivas, esporas viables, virus y viroides son destruidos
o eliminados de un objeto o hábitat. Un objeto esterilizado está totalmente libre de microorganismos viables,
esporas y otros agentes infecciosos.
Desinfección: este proceso consiste en la destrucción, inhibición, o eliminación de microorganismos que
pueden causar enfermedad. Los desinfectantes son agentes, normalmente químicos, empleados para
desinfectar y se utilizan normalmente con objetos inanimados. Un desinfectante no esterilizanecesariamente
un objeto, porque pueden permanecer esporas y algunos microorganismos viables.
El sufijo −cida se agrega cuando se hace alusión a una acción letal, en tanto que −stasis se añade cuando
simplemente se trata de inhibir el desarrollo o la multiplicación del microorganismo. Un bactericida destruye
bacterias; un germicida o desinfectante es un agente que destruye microorganismos capaces de producir una
infección. Un bacteriostático es una sustancia que previene el desarrollo de las bacterias. Un antiséptico se
opone a la sepsis o la putrefacción ya sea por acción letal sobre los microorganismos o impidiendo su
desarrollo. Este término se emplea con frecuencia para agentes que se aplican de forma tópica sobre tejidos
vivos.
La selección de un procedimiento o agente apropiado está determinada por la situación específica y por hecho
de que sea necesario destruir a todos los microorganismos o sólo a ciertas especies. Por ejemplo, la
destrucción completa de todos los microorganismos presentes sobre cualquier material o dentro de él es
indespensable en los procedimientos quirúrgicos, en la preparación de todos los medios de cultivo y material
de vidrio usado en el laboratorio de microbiología y en el envasado de alimentos no ácidos con alto contenido
proteico. En el cuidado de personas con enfermedades transmisibles la destrucción del patógeno es necesaria
para prevenir la diseminación de la infección a personas susceptibles. Con este propósito una desinfección
resulta adecuada y en general se emplea en el procedimiento de limpieza.
Dinámica de la Esterilización y la Desinfección
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Índice de letalidad de los microorganismos.
La información referida a la cinética de la destrucción de una población bacteriana es esencial para
comprender las bases de la esterilización por agentes letales. Para los microorganismos el único criterio válido
de muerte es la pérdida irreversible de la capacidad de reproducirse. Esto en general está determinado por
técnicas de siembra en placas que cuantifican, por medio del recuento de colonias, el número de
sobrevivientes.
Cuando se expone una población bacteriana a un agente letal con el tiempo tiene lugar una reducción
progresiva en el número de sobrevivientes. La cinética de la destrucción de una población microbiana suele
ser exponencial: el número de sobrevivientes disminuye en función del tiempo. Si el logaritmo del número de
sobrevivientes se representa como una función del tiempo de exposición se obtiene una línea recta cuya
pendiente negativa define la velocidad de destrucción. Sin embargo, el índice germicida sólo nos dice qué
fracción de la población inicial sobrevive a un periodo determinado de exposición al agente antimicrobiano.
Para determinar el número real de sobrevivientes es necesario conocer el tamaño inicial de la población. Esta
relación se expresa de forma matemática por la fórmula :
K= 1/t log B/b
Donde B es el número inicial de microorganismos y b es el número que queda luego del tiempo t.
Aunque la curva logarítmica es conveniente desde el punto de vista matemático y aproximadamente correcta
cuando se emplean grandes concentraciones de desinfectantes, para concentraciones más bajas la curva de
desinfección es sigmoidea: la velocidad es lenta en los estadios iniciales, luego prosigue con rapidez durante
la mayor parte del proceso de desinfección y por último disminuye hacia el final. El aplanamiento de la
pendiente hacia el final del proceso es extremadamente importante desde el punto de vista de la esterilización,
ya que se traduce en la necesidad de un tratamiento más prolongado o intenso para destruir a los
sobrevivientes resistentes que es más probable que estén presentes en una población microbiana inicialmente
grande. La experiencia práctica ha demostrado que en ninguna circunstancia es posible extrapolar el índice
germicida exponencial a cero y suponer que el tiempo de exposición obtenido por este método garantizará la
esterilidad.
Debido a la forma exponencial de la curva del tiempo de supervivencia, cuanto mayor sea el número inicial de
células a destruir más intenso y prolongado será el tratamiento necesario para la esterilización. Además, como
podría esperarse, la velocidad de desinfección varía con la concentración del desinfectante. Sin embargo, el
efecto de la concentración sobre la velocidad no es constante sino que varía con los diferentes desinfectantes.
Agentes Antimicrobianos Químicos
Factores que afectan la potencia desinfectante.
En contraposición con los agentes quimioterapéuticos que presentan un alto grado de selectividad para ciertas
especies de bacterias, los desinfectantes son muy tóxicos para todos los tipos de células. La efectividad de un
agente particular está determinada en gran parte por condiciones en las cuales actúa.
CONCENTRACIÓN DEL AGENTE. Muchos agentes son letales para las bacterias sólo cuando se los usa en
concentraciones muy elevadas. Otros en concentraciones muy bajas pueden estimular, retardar o hasta destruir
al microorganismo. Sin embargo, la concentración necesaria para producir un efecto determinado, así como es
espectro de concentraciones dentro del cual un efecto determinado es demostrable, varían con el desinfectante,
el microorganismo y el método de ensayo.
TIEMPO. Cuando las bacterias se exponen a una concentración específica dell agente bactericida, aun en
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exceso, no todos los microorganismos mueren al mismo tiempo sino que más bien se produce una
disminución gradual en el número de células viables. Habitualmente se considera que la desinfección es un
proceso en el cual las bacterias resultan destruidas en el curso de un período razonable de tiempo, pero existen
diferentes opiniones sobre cuál debería ser ese tiempo.
PH. La concentración del ión hidrógeno influye sobre la acción bactericida al afectar tanto al microorganismo
como al agente químico. Cuando las bacterias están suspendidas en un medio de cultivo de pH 7 tienen una
carga negativa. Un aumento del pH aumenta la carga y puede alterar la concentración efectiva del agente
químico sobre la superficie de la célula. El pH también determina el grado de ionización del producto
químico. En general la forma no ionizada de un agente disociable pasa a través de la membrana celular con
mayor facilidad que las formas iónicas relativamente inactivas.
TEMPERATURA. La destrucción de las bacterias por los agentes químicos aumenta junto con la temperatura.
A temperaturas bajas, por cada 10 0C de incremento de la temperatura se produce una duplicación del índice
germicida. En el caso de algunos agentes, como el fenol, el índice se incrementa de cinco a ocho veces, lo que
sugiere una reacción más compleja y la participación de factores adicionales.
NATURALEZA DEL MICROORGANISMO. La eficacia de un agente determinado depende de las
propiedades del microorganismo contra el cual se lo este probando. Las más importantes de estas propiedades
consisten en la especie de microorganismo, la fase del cultivo, la presencia de estructuras especiales, como
esporas o cápsulas, los antecedentes del cultivo y el número de microorganismos en el sistema en ensayo.
PRESENCIA DE MATERIALES EXTRAÑOS. La presencia de materia orgánica, como suero, sangre o pus,
influye sobre la actividad de muchos desinfectantes y transforma en inertes a sustancias que son muy activas
en su ausencia. Estos materiales extraños alteran la actividad del desinfectante de diferentes maneras:
absorción superficial del desinfectante por coloides proteicos, formación de un compuesto químicamente
inerte o menos activo y unión al desinfectante de grupos activos de las proteínas extrañas. Entre los
desinfectantes cuya actividad inhibitoria disminuye en gran medida en presencia de un alto contenido proteico
se encuentran los colorantes de anilina, los mercuriales y los detergentes catiónicos. Los compuestos que
contienen grupos sulfridilo ocasionan una profunda inhibición sobre los mercuriales; los compuestos de
amonio cuaternario son inhibidos por los jabones y los lípidos.
Mecanismos de acción antimicrobiana.
Los mecanismos por medio de los cuales las drogan matan o inhiben la multiplicación de los
microorganismos son variados y complejos. Con frecuencia se producen alteraciones secuenciales o
simultáneas que dificultan la diferenciación entre los efectos primarios y secundarios. Sin embargo, en general
todos los efectos observables de los agentes químicos sobre las bacterias son el resultado de alteraciones en
sus componentes macromoleculares. Algunos de estos cambios lesionan la membrana celular, otros inactivan
de forma irreversible las proteínas y varios inducen un daño profundo en ácidos nucleicos.
Agentes que lesionan la membrana celular.
La integridad estructural de la membrana depende de la disposición ordenada de las proteínas y los lípidos que
la componen. Los solventes orgánicos y los detergentes alteran esta organización estructural, lo que interfiere
sobre la función normal de la membrana celular. El efecto neto es la liberación de pequeños metabolitos de la
célula y la interferencia sobre el transporte activo y el metabolismo energético.
Desinfectantes tensioactivos. Las sustancias que alteran las relaciones energéticas en las interfases al
producir una reducción de la tensión superficial o interfásica se conocen como desinfectantes tensioactivos.
Los agentes tensioactivos son compuestos que poseen grupos que atraen el agua y grupos que la repelen. La
interfase entre la membrana de una célula bacteriana que contiene lípidos y el medio acuoso que la rodea
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proporciona un sitio blanco susceptible para agentes de este tipo. Los compuestos tensioactivos incluyen
sustancias catiónicas, aniónicas, no iónicas y anfóteras. De estos compuestos, los catiónicos y los aniónicos
han resultado ser los agentes antibacterianos más útiles.
Compuestos de amonio cuaternario. Los agentes antibacterianos tensioactivos más importantes son los
catiónicos en los cuales un residuo hidrófobo está balanceado por un grupo hidrófilo con carga positiva, como
un núcleo de amonio cuaternario. Cuando las bacterias se exponen a este tipo de agentes el grupo con carga
positiva se asocia con los grupos fosfato de los fosfolípidos de la membrana, mientras que la porción no polar
penetra en el interior hidrófobo de la membrana. La distorsión resultante provoca una pérdida de la
semipermeabilidad de la membrana y filtración de compuestos nitrogenados y fosforados contenidos en la
célula. Entonces el agente propiamente dicho puede penetrar en la célula y desnaturalizar sus proteínas. La
actividad de los compuestos de amonio cuaternario es máxima con un pH alcalino. Aunque estos compuestos
son bactericidas para un amplio espectro de microorganismos las especies grampositivas son las más
susceptibles. La actividad antibacteriana se reduce en presencia de materia orgánica.
AGENTES ANIÓNICOS. Entre los detergentes aniónicos se encuentran los jabones y los ácidos grasos que se
disocian para dar un ión con carga negativa. Estos agentes, que tienen mayor actividad a un pH ácido, son
efectivos contra los microorganismos grampositivos pero relativamente ineficaces contra las especies
gramnegativas debido a su membrana externa lipopolisacárida.
Compuestos fenólicos. En concentraciones bajas estos compuestos tienen una acción bactericida rápida que
provoca la pérdida del contenido celular y la inactivación irreversible de las oxidasas y las deshidrogenasas
unidas a la membrana. En el momento actual el uso del compuesto madre fenol se limita sobre todo al ensayo
de nuevos agentes bactericidas. Ha sido reemplazado como desinfectante práctico por derivados fenólicos
menos cáusticos y menos tóxicos.
La actividad antibacteriana del fenol resulta incrementada de forma considerable por diferentes sustituciones
en el núcleo fenólico; los compuestos de mayor importancia son los derivados alquilo y clorados y los
difenilos. Muchos de estos derivados no sólo poseen una actividad antibacteriana muy alta sino que además
son considerablemente menos tóxicos que el fenol.
CRESOLES. Estos son los fenoles alquílicos más simples. Son compuestos mucho más activos que el fenol y
en general se emplean como una mezcla.
Compuestos DIFENÍLICOS. Los compuestos difenílicos halogenados presentan propiedades antibacterianas
específicas. De estos compuestos el más importante es el derivado clorado, que posee una efectividad contra
microorganismos grampositivos, en especial estafilococos y estreptococos.
Alcoholes. Los alcoholes permiten observar la interacción de los solventes orgánicos con las membranas
lipídicas. Desorganizan la estructura lipídica por penetración en la región hidrocarbonada. Además de su
efecto sobre la membrana celular, los alcoholes y otros solventes orgánicos también desnaturalizan las
proteínas celulares.
Agentes que desnaturalizan proteínas.
En su estado natural cada proteína tiene una conformación característica que es necesaria para su
funcionamiento adecuado. Los agentes que alteran la conformación de las proteínas por desnaturalización
producen un desplegamiento de la cadena polipeptídica de manera que las cadenas se presentan arrolladas o
enrolladas al azar y de forma irregular. Entre los agentes químicos que desnaturalizan las proteínas celulares
se encuentran los ácidos, los álcalis, los alcoholes, la acetona y otros solventes orgánicos.
Ácidos y álcalis. Los ácidos y los álcalis ejercen su actividad antibacteriana a través de sus iones H+ y OH−
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libres, por medio de las moléculas no disociadas o por alteración del pH del medio en que se encuentra el
microorganismo.
Agentes que modifican los grupos funcionales de proteínas y ácidos nucleicos.
El sitio catalítico de una enzima contiene grupos funcionales específicos que se unen al sustrato e inician los
episodios catalíticos. La inhibición de la actividad enzimática se produce cuando uno o más de estos grupos
funcionales es alterado o destruido. Grupos funcionales importantes de la pared, la membrana o los ácidos
nucleicos de la célula son susceptibles a la inactivación.
Los compuestos que contienen mercurio o arsénico se combinan con grupos sulfhidrilo; el formaldehído, los
detergentes aniónicos y los colorantes ácidos reaccionan con grupos amino e imidazólicos; los colorantes
básicos, los compuestos de amonio cuaternario y los detergentes catiónicos reaccionan con grupos acídicos.
La presencia de materia orgánica y de otras sustancias que contienen grupos reactivos libres reduce de forma
marcada la efectividad de agentes cuya toxicidad es el resultado de la combinación con grupos reactivos de
los componentes celulares.
Metales pesados. Las sales solubles de mercurio,arsénico, plata y otros metales pesados envenenan la
actividad enzimática formando mercáptidos con los grupos sulfhidrilo de los residuos de cisteína.
Agentes oxidantes. Dentro de este grupo los agentes antimicrobianos más útiles son los halógenos y el
peróxido de hidrógeno, que inactivan las enzimas por conversión de los grupos funcionales −SH en la forma
oxidada S−S. Los agentes más potentes también atacan grupos amino, grupos indol y el grupo hidroxifenólico
de la tirosina.
HALÓGENOS. El cloro y el yodo se encuentran entre los desinfectantes más útiles. Para ciertos propósitos no
tienen parangón. Son únicos entre los desinfectantes en el sentido de que su actividad es casi exclusivamente
bactericida y en que son efectivos contra microorganismos que esporulan.
PERÓXIDO DE HIDRÓGENO. En una solución al 3% e l peróxido de hidrógeno es un antiséptico inocuo
pero muy débil cuyo uso clínico principal es la limpieza de heridas.
Colorantes. Algunos de los colorantes del alquitrán de hulla, en especial los trifenilmetanos y las acidrinas,
no sólo tiñen a las bacterias sino que además son inhibidores en diluciones muy altas. Dentro del espectro
habitual de pH los colorantes básicos son los más efectivos. Presentan una afinidad marcada por los grupos
fosfato acídicos de las nucleoproteínas y de otros componentes celulares y son inactivados por suero y por
proteínas. Su uso médico actual se limita principalmente al tratamiento de lesiones dermatológicas.
Agentes alquilantes.
Los efectos letales del formaldehído, el óxido de etileno y el glutaraldehído resultan de su acción alquilante
sobre las proteínas. La inhibición producida por estos agentes es irreversible, como consecuencia de una
modificación de las enzimas y la inhibición de la actividad enzimática.
FORMALDEHÍDO. Entre los agentes que actúan sobre las proteínas el formaldehído es uno de los menos
selectivos. Produce la alquilación de los grupos carboxilo, oxhidrilo o sulfhidrilo por reemplazo directo de un
átomo de hidrógeno por un grupo hidroximetilo.
Agentes Antimicrobianos Físicos
La mayor parte de las bacterias patógenas tienen una tolerancia limitada a las variaciones extremas en su
medio ambiente físico y escasa capacidad para sobrevivir fuera del organismo vivo. Otras, en cambio,
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producen esporas que son muy resistentes a las condiciones físicas deletéreas del medio ambiente y que dotan
al microorganismo de un valor incrementado de supervivencia.
Calor
El calor es el método de esterilización más confiable y el de empleo más difundido a nivel mundial; siempre
que sea posible debe ser el método de elección. Como ocurre con otros tipos de desinfección, la esterilización
de una población bacteriana por calor es un proceso gradual y la cinética de la acción germicida es
exponencial.
El tiempo necesario para la esterilización es inversamente proporcional a la temperatura de exposición. Esta
relación se puede expresar por el término tiempo de muerte térmica, que se refiere al tiempo mínimo
necesario para destruir una suspensión de microorganismos a una temperatura predeterminada en un medio
ambiente especificado. De acuerdo con la ley de acción de masas, el tiempo de esterilización se relaciona de
forma directa con el número de microorganismos en la suspensión.
MECANISMOS DE LA LESIÓN TÉRMICA. La inactivación de las bacterias por calor no puede ser definida
en términos bioquímicos simples. Aunque el efecto letal del calor húmedo por encima de una temperatura
determinada en general se atribuye a la desnaturalización y coagulación de las proteínas, el patrón del daño
térmico es bastante complejo y la coagulación sin duda enmascara otros cambios más sutiles inducidos en la
célula antes de que se evidencie la coagulación.
La producción de rupturas en una hebra de ADN puede ser el primer episodio letal. La pérdida de viabilidad
de las células expuestas a una temperatura suave se puede correlacionar con la introducción de estas rupturas.
El calor también ocasiona una pérdida de la integridad funcional de la membrana y la filtración de pequeñas
moléculas y de material absorbente. Este material es de origen ribosómico y aparentemente proviene de la
degradación de los ribosomas por ribonucleasas activadas por el tratamiento térmico. Parece exitir una
correlación entre la degradación del ARN ribosómico y la pérdida de viabilidad de las células expuestas a
temperaturas elevadas.
El mecanismo por el cual los microorganismos resultan destruidos por el calor seco es diferente del del calor
húmedo. Los efectos letales del calor seco, o la desecación en general, habitualmente se atribuyen a la
desnaturalización proteica, al daño por oxidación y a los efectos tóxicos de concentraciones elevadas de
electrolitos. En ausencia de agua el número de grupos polares sobre las cadenas peptídicas disminuye y se
requiere más energía para abrir las moléculas; de ahí el aumento aparente de la estabilidad del
microorganismo.
Calor húmedo. Los objetos se pueden esterilizar por calor seco aplicado a un horno o por calor húmedo
provisto como vapor. De los dos métodos, el calor húmedo es el preferido porque su acción letal es más
rápida. La exposición de la mayor parte de las bacterias mesófilas no formadoras de esporas al calor húmedo a
60oC durante 30 minutos es suficiente para la esterilización. La exposición a una temperatura de 80oC
durante 5 a 10 minutos destruye las formas vegetativas de todas las bacterias, levaduras y hongos. Entre las
células más resistentes se encuentran las esporas del Clostridium botulinum, un microorganismo anaerobio
que causa intoxicación alimentaria.
La aplicación de calor húmedo para la destrucción de las bacterias puede adoptar diversas formas: ebullición,
vapor fluyente y vapor por presión. De ellas, el vapor por presión es la forma más eficaz porque permite
alcanzar temperaturas superiores al punto de ebullición del agua. Estas temperaturas son necesarias debido a
la muy alta resistencia térmica de las esporas bacterianas.
La esterilización por vapor se realiza dentro de una cámara de presión llamada autoclave. Lo esencial en este
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tipo de esterilización es que la totalidad del material a esterilizar entre en contacto con vapor saturado a la
temperatura requerida durante el tiempo necesario.
Para la esterilización de ciertos líquidos o materiales semisólidos que son destruidos con facilidad por el calor
se recurre aun método de esterilización fraccionada. Este procedimiento llamado tindalización, consiste en el
calentamiento del material de 80 a 100oC durante 30 minutos en tres días consecutivos.
PASTEURIZACIÓN. Como ya se ha indicado la mayor parte de las bacterias vegetativas pueden ser
destruidas por exposiciones relativamente breves a temperaturas de 60 a 65oC. Esta temperatura no esteriliza
la leche pero sí destruye todas las bacterias productoras de enfermedades que habitualmente son transmitidas
por la leche.
Calor seco. La esterilización por calor seco requiere temperaturas más altas y un periodo más prolongado de
calentamiento que la esterilización con vapor. Su empleo se limita sobre todo a la esterilización de material de
vidrio y materiales tales como aceites, gelatinas, y polvos, que son impermeables al vapor. La acción letal es
resultado del calor conducido por material con el cual entran en contacto los microorganismos y no del aire
caliente que los rodea; esto subraya la importancia de un calentamiento uniforme de la totalidad del objeto a
esterilizar.
Congelación
Si bien muchas bacterias son destruidas por exposición al frío, la congelación no es un método fiable de
esterilización. Su uso principal radica en la conservación de los cultivos bacterianos. Los ciclos repetidos de
congelación y descongelación son mucho más destructivos para las bacterias que una conservación
prolongada a temperaturas de congelación. En el proceso de congelsción de bacterias la formación de cristales
de hielo fuera de la célula produce la salida de agua desde el interior de ésta, lo que provoca un aumento de la
concentración intracelular de electrolitos y la desnaturalización de las proteínas. La membrana celular se
lesiona y tiene lugar una pérdida de compuestos orgánicos intracelulares.
Radiación
La luz del sol tiene una apreciable actividad bactericida y desempeña un papel importante en la esterilización
espontánea que se produce en condiciones naturales. Su acción desinfectante se debe sobre todo a su
contenido de rayos ultravioletas, la mayor parte de los cuales, sin embargo, son eliminados por el vidrio y por
la presencia de ozono en la atmósfera exterior. Otros rayos electromagnéticos con una menor longitud de
onda, como los rayos x o los rayos , así como los rayos producidos por descomposición radiactiva y por
aceleradores iónicos, también ejercen un efecto pronunciado cuando son absorbidos por las bacterias.
Efectos de la radiación. Sólo la luz absorbida promueve reacciones fotoquímicas. Cuando una molécula
absorbe luz, recibe energía en forma de cuantos. La energía de un cuanto es inversamente proporcional a su
longitud de onda. En la reacción primaria cada molécula de una sustancia absorbente absorbe sólo 1 cuanto de
luz. El número de cuantos absorbidos por un sistema biológico es proporcional al producto de la duración por
la intensidad de la radiación, así como al coeficiente de absorción del material irradiado. La absorción de un
cuanto por un electrón en un átomo produce la activación de la molécula, la que entonces utiliza esta energía
extra para cambios químicos, como por ejemplo descomposición y redistribución interna, o la pierde
totalmente como calor o fluorescencia.
La radiación puede tener energía suficiente como para eliminar de manera completa un electrón de un átomo y
producir una carga eléctrica o sólo energía suficiente como para llevar a los electrones a un estado de mayor
energía.
Vibraciones sónicas y ultrasónicas
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Las vibraciones sonoras de alta frecuencia, dentro del espectro audible alto y el ultrasónico, proporcionan una
técnica útil para la ruptura de las células. Los generadores de ondas sonoras que se emplean ampliamente para
este propósito operan dentro de un espectro de frecuencia de 9 a 100 kc/seg. Ninguna frecuencia específica ha
demostrado ser unívocamente efectiva, pero en general las ondas ultrasónicas resultan más efectivas a medida
que se aumenta la frecuencia.
La sensibilidad de los microorganismos a las vibraciones sónicas y ultrasónicas varía de manera notable. Los
más susceptibles son los bacilos gramnegativos y entre los más resistentes se encuentran los estafilococos, los
que requieren largos períodos de exposición. Aunque las vibraciones sónicas son letales para muchos
miembros de la población bacteriana expuesta, quedan numerosos sobrevivientes. En consecuencia, el
tratamiento con vibraciones sónicas carece de valor práctico en la esterilización y la desinfección.
Filtración
El principal método usado en el laboratorio para la esterilización de materiales termolábiles es la filtración. Si
bien el tamizaje mecánico desempeña un papel en todos los procesos de filtración, los fenómenos
electrostáticos y de absorción y la construcción física del filtro también ejercen un efecto pronunciado. Los
tipos más antiguos han sido reemplazados por membranas filtrantes consistentes en discos porosos de ésteres
inertes de celulosa. Éstos absorben muy poco del líquido filtrado y por consiguiente son útiles para la
esterilización de ciertos materiales que no pueden soportar sin deteriorarse las altas temperaturas que se
emplean en la esterilización por calor.
4. Esporulación: Ejemplos de Microorganismos con esporulación y estructura de la endospora bacteriana
Esporulación
Una propiedad única de ciertas bacterias es su capacidad para formar endosporas. En cierto momento en el
ciclo de la célula vegetativa de los microorganismos formadores de esporas el desarrollo se detiene y la célula
sufre cambios progresivos que conducen a la formación de una endospora. Una espora es una estructura
latente capaz de sobrevivir durante períodos prolongados y dotada de la capacidad para restablecer el estado
vegetativo de desarrollo en condiciones ambientales apropiadas. El proceso implicado en la esporulación, así
como la interrupción de la latencia en la espora y la posterior emergencia de una célula vegetativa, representa
un ejemplo primitivo de diferenciación unicelular.
Iniciación de la esporulación
La esporulación es una respuesta a una carencia nutricional, en especial de una fuente disponible de carbono y
nitrógeno. La regulación de la formación de esporas es negativa: la célula elabora un represor a partir de algún
ingrediente en el medio que impide la iniciación de la esporulación. Cuando este ingrediente se agota se libera
la inhibición y se inicia la esporulación. Se requiere un suministro metabolizable de carbono y nitrógeno para
inhibir la esporulación. Si ocurre una deficiencia en el suministro de cualquiera de ellos se libera la inhibición,
con lo que se inicia la esporulación .
El factor específico que regula la iniciación de la esporulación es el trifosfato de guanosina (GTP). Una
disminución en el pool de GTP de las células en desarrollo es suficiente para iniciar la esporulación del B.
subtilis. Todas las condiciones de deficiencia nutricional conocidas que inician la esporulación producen una
disminución del GTP en el momento en que se inicia la esporulación. Dos tipos de carencias nutricionales son
responsables de la disminución del GTP en condiciones de limitación de nutrientes: 1) una disminución en el
precursor de la purina, P−ribosil−PP, causada por un suministro limitado de carbono y 2) la respuesta estricta
a la carencia de aminoácidos, la cual se correlaciona con un aumento en la concentración de los nucleótidos de
guanina altamente fosforilados, ppGpp y pppGpp. En condiciones de esporulación, el ppGpp inhibe la función
de la inosina 5'−monofosfato deshidrogenasa, la primera enzima en la síntesis, lo cual explica la disminución
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de los nucleótidos de la guanina. Existe escasa información concluyente sobre el papel que desempeña este
nucleótido en la represión de la esporulación, si bien se ha postulado que la proteína de la unión con GTP
puede estar implicada en la señal del mecanismo de transducción.
Germinación y crecimiento
También se manifiestan cambios estructurales y fisiológicos simultáneos durante la transformación de una
espora latente en una célula vegetativa. El proceso de germinación de la espora consta de tres fases
sucesivas:1) un estadio de activación que condiciona a la espora para que germine en un medio adecuado, 2)
un estadio de germinación, durante el cual se pierden las propiedades características de la espora latente y 3)
un estadio de crecimiento durante el cual la espora se convierte en una célula vegetativa.
La activación es un proceso reversible que resulta esencial para la germinación de la espora. Las esporas no
germinan o lo hacen muy lentamente a menos que sean activadas, ya sea por calor o por diferentes
tratamientos químicos. Es probable que la activación implique la desnaturalización reversible de una
macromolécula específica pero por es momento no identificada. La germinación es un proceso irreversible
desencadenado por la exposición de las esporas activadas a un espectro amplio de nutrientes y estimulantes no
nutrientes. La L−alanina es el nutriente germinativo más común; otros incluyen diversos aminoácidos,
nucleósidos y glucosa. La germinación es el estadio durante el cual finaliza el estado de latencia . En el curso
de los primeros estadios de la germinación se produce una pérdida de la refractilidad, hinchazón de la corteza
y la aparición de finas fibrillas nucleares. Junto con estas alteraciones se observa una pérdida de la resistencia
a los agentes físicos y químicos deletéreos, un aumento en la concentración de sulfhidrilos de la espora, una
liberación de los componentes de la espora y un aumento en la actividad metabólica. La germinación de las
esporas no es inhibida por antibióticos que alteran la síntesis de proteínas y de ácidos nucleicos, lo que indica
que las enzimas responsables de la germinación ya están presentes en la espora.
Si bien en el momento actual no resulta claro si se puede proponer un único modelo que explique la respuesta
de germinación de la mayor parte de los microorganismos, se ha propuesto un modelo basado en los hallazgos
observados con el Bacillus megaterium . De acuerdo con este modelo el shock térmico activa el receptor
L−alanina, el cual, debido a sus propiedades estereoespecíficas, es una proteína que es activada de forma
alostérica. Después de la activación por la L−alanina el receptor tiene propiedades proteolíticas por lo que
convierte la proenzima de una enzima lítica de la corteza que es específica de la germinación en una enzima
activa sensible al calor. La perpetración puede representar ya sea la activación del receptor por la L−alanina o
la conversión de la proenzima lítica de la corteza en la forma lítica activa. La hidrólisis de la corteza permite
la captación de agua y todos los otros sucesos posteriores de la germinación. La enzima lítica de la corteza
específica de la germinación es un componente cítrico de este modelo.
Durante el crecimiento se produce una síntesis de novo de proteínas y de componentes estructurales que son
característicos de las células vegetativas. Durante este estadio la membrana del core de la espora se convierte
en la pared celular de la célula vegetativa. El crecimiento es un periodo de gran actividad biosintética y puede
ser inhibido de manera marcada por los antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular, de las proteínas
o de los ácidos nucleicos.
Si las esporas activadas por calor germinan en condiciones adecuadas se obtiene un alto grado de
sincronización. Esta población sincronizada proporciona sistema modelo para el estudio de la iniciación de los
sucesos de transcripción y traducción que se producen la diferenciación. Como la espora carece de ARNm
funcional, la conversión de la espora a célula vegetativa durante el crecimiento requiere la transcripción y la
síntesis de novo de productos génicos. La aparición de estos productos genéticos es ordenada y está
determinada por el tiempo de transcipción de genes particulares. La síntesis de ribosomas comienza temprano,
la de la pared celular se inicia más tarde y la síntesis de ADN justo antes de la división de la célula. Durante
un ritmo de duplicación del número de células por varias generaciones la iniciación de ciertas enzimas se
produce en un momento específico durante cada ciclo de división y da como resultado una duplicación de
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cada enzima durante sólo una fracción del ciclo total.
Estructura de la Endospora Bacteriana
Las endosporas (denominación que obedece a que estas estructuras se forman dentro de la célula) pueden
observarse con facilidad con el microscopio óptico en forma de cuerpos muy refringentes. Las esporas son
muy impermeables a los colorantes por lo que a veces se ven como regiones sin teñir, dentro de las células
que han sido teñidas con colorantes básicos como el azul de metileno. Para teñir las esporas deben utilizarse
métodos de tinción específicos de esporas. La estructura de la espora tal como aparece al microscopio
electrónico varía mucho con respecto a la célula vegetativa. La estructura de la espora es mucho más compleja
que la de la célula vegetativa al poseer múltiples capas. La capa más externa es el exosporium, una fina y
delicada cubierta de naturaleza proteica. Por dentro de ésta se localizan las cubiertas de la espora que se
componen de capas de proteína. Bajo la cubierta de la espora se encuentra el córtex (corteza) que no es más
que una capa de peptidoglicano con uniones laxas, y por dentro del córtex está el núcleo o protoplasto de la
espora que contiene la pared celular (de estructura similar a la de la célula vegetativa) (pared del núcleo),
membrana citoplasmática, citoplasma, nucleoide, etc. Por consiguiente, las esporas se diferencian
estructuralmente de la célula vegetativa fundamentalmente en el tipo de estructuras situadas por fuera de la
pared del núcleo de la espora. Una de las sustancias químicas que resulta característica de las endosporas y
que no se halla en las células vegetativas es el ácido dipicolínico. Este compuesto se ha encontrado en todos
las endoporas examinadas y se localiza en el núcleo. Las esporas también son ricas en iones de calcio que en
su mayoría se combinan con el ácido dipicolínico. Los complejos calcio−ácido dipicolínico del núcleo de la
espora suponen aproximadamente el 10% del peso seco de la endospora.
Ejemplo de Microorganismos con esporulación:Clostridium botulinum (Botulismo).
El Botulismo
El botulismo es el tipo más grave de intoxicación alimentaria; con frecuencia es mortal y se produce después
de ingerir alimentos que contenga la enterotoxina producida por la bacteria anaerobia Clostridium botulinum.
Esta bacteria vive normalmente en el suelo o en el agua, pero sus esporas pueden contaminar alimentos crudos
antes de su recolección o de ser sacrificados. Si los alimentos se elaboran adecuadamente, de forma que las
esporas de C. botulinum se destruyan, no surge ningún problema. Pero si quedan esporas viables, pueden
iniciar el crecimiento y una pequeña cantidad de la neurotoxina que se produce, puede ser extremadamente
tóxica.
Se conocen al menos siete tipos distintos de toxina botulínica, la mayoría de las cuales son tóxicas para las
personas. Las toxinas se destruyen con el calor(a 80oC durante 10 minutos) y de este modo, el alimento
adecuadamente cocinado debería ser inocuo, aun cuando originalmente contuviera toxina. La mayoría de los
casos de botulismo se producen como resultado de ingerir alimentos que no se han cocinado después de
elaborados. Si estos productos contienen la toxina botulínica, la ingestión de una mínima cantidad dará como
resultado un tipo de intoxicación alimentaria sumamente peligroso.
El botulismo infantil se produce cuando se ingieren esporas de Clostridium botulinum, con frecuencia en la
miel silvestre. Si la biota del niño no está bien desarrollada, o si el niño está sometido a una terapia
antibiótica, las esporas pueden germinar y las células de C. botulinum pueden crecer y liberar toxina. La
mayoría de los casos de botulismo infantil ocurren entre la primera semana de vida y los dos meses de edad; el
botulismo infantil es raro en niños mayores de seis meses.
El Clostridium botulinum
Morfología. El C. botulinum es un bacilo grampositivo recto a levemente curvo, con extremos redondeados.
Si bien su tamaño varía de forma marcada según las condiciones de cultivo y tipo serotológico. Con
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frecuencia se observan formas de involución en los medios artificiales. El C. botulinum es móvil con flagelos
peritricos. Produce esporas resistentes al calor que tienen una forma ovalada y son subterminales y que
tienden a distender a los bacilos. Se producen de manera más estable cuando los microorganismos proliferan
en medios alcalinos con glucosa y gelatina a 20 o 25oC; en general no se producen esporas con temperaturas
más elevadas.
El C. botulinum es un microorganismo anaerobio estricto que se cultiva fácilmente en un ambiente anaerobio
en los medios de rutina. Los requerimientos nutricionales del microorganismo son complejos, en especial los
de las cepas no proteolíticas.
La resistencia al calor de las esporas del C. botulinum es mayor que la de cualquier otro microorganismo
anaerobio; el grado de resistencia a los diversos factores físicos y químicos depende de la cepa y del tipo
serológico específicos del microorganismo.
La especie C. botulinum incluye un grupo muy heterogéneo de cepas que se han dividido en ocho tipos
serológicamente diferentes sobre la base del tipo de toxina producida. Las diferencias inmunológicas entre
estos tipos son constantes y claras y tienen importancia epidemiológica.
Propiedades de la toxina botulínica. Las manifestaciones clínicas del botulismo son atribuibles a la toxina
del C. botulinum que está presente en los alimentos ingeridos, en el tracto gastrointestinal de los lactantes o en
las heridas. La toxina botulínica es una delas toxinas más potentes que se conocen. La temperatura óptima
para la producción de la toxina varía mucho dentro de los tipos y a través de ellos. La proliferación y la
producción de latoxina comienzan con un espectro de pH estrecho de 7 a 7,3. Si bien el C. botulinum puede
proliferar en un medio sintético totalmente definido, la máxima producción de la toxina se logra en medios de
cultivo más complejos.
La toxina botulínica por lo común se clasifica como una exotoxina debido a su potencia y antigenicidad
elevadas. Sin embargo, se diferencia de una exotoxina clásica por cuanto no es liberada durante la vida del
microorganismo sino que aparece en el medio sólo después de la muerte y la autólisis de éste. Se ignora el
papel desempeñado por la toxina en el metabolismo del C. botulinum; el microorganismo puede volverse no
toxigénico sin ningún efecto discernible sobre la velocidad de la proliferación. La toxicidad oral de los
agregados de mayor peso molecular de la toxina botulínica es mayor que la de los agregados más pequeños.
Es atribuible mayor estabilidad de los agregados más grandes ante la exposición prolongada en el tracto
gastrointestinal a enzimas que reducen su toxicidad final
La producción de la toxina botulítica está dirigida por bacteriófagos específicos. La curación del C. botulinum
de los bacteriófagos toxigénicos hace que el microorganismo se vuelva no toxigénico. Además es posible
convertir un tipo de C. botulinum productor de toxina en otro por medio de la reinfección de las cepas curadas
con un bacteriófago diferente. Además tiene especial importancia la observación de que la infección por los
bacteriófagos de ciertas cepas de C. botulinum puede convertir al microorganismo en una especie de clostridio
diferente.
3. Crecimiento y división bacterianas.
3.1. Curva de crecimiento microbiana: fases y tiempo de generación.
Curva de crecimiento.
El crecimiento de una población se estudia analizando la curva de crecimiento de un cultivo microbiano.
Cuando los microorganismos se cultivan en un medio líquido, crecen normalmente en un cultivo discontinuo
o sistema cerrado (batch culture), es decir, se incuban en un recipiente cerrado al que no se añade más
cantidad de medio que la inicial; en consecuencia, las concentraciones de nutrientes disminuyen y las de
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residuos aumentan. Se puede representar el crecimiento de los microorganismos que se multiplican por fisión
binaria como el logaritmo del número de células frente al tiempo de incubación. La curva resultante tiene
cuatro fases diferentes: 1) de latencia; 2) exponencial; 3) estacionaria; 4) de muerte.
Fases
Fase de latencia
Cuando se introducen microorganismos en un medio de cultivo fresco, normalmente no se produce un
aumento inmediato del número de células o de masa y, por ello, este período se denomina fase de latencia.
Aunque la división celular no se produce inmediatamente y no hay un incremento neto de masa, la célula está
sintetizando nuevos componentes. Una fase de latencia previa al comienzo de la división celular puede ser
necesaria por diversas razones. Las células pueden ser viejas y poseer una cantidad reducida de ATP,
cofactores esenciales y ribosomas; estas sustancias deben sintetizarse antes de que se inicie el crecimiento. El
medio puede ser diferente al anterior donde crecían los microorganismos. En este caso, necesitará nuevas
enzimas para usar otros nutrientes. Quizás, los microorganismos hayan sido alterados y necesiten un tiempo
de recuperación. Cualquiera que sea el motivo, finalmente, las células se equipan de nuevo, replican su ADN,
comienzan a incrementar su masa y por último, se dividen.
La duración de la fase de latencia varía considerablemente según la condición de los microorganismos y la
naturaleza del medio. Esta fase puede ser bastante larga si el inóculo procede de un cultivo viejo o de uno que
haya sido refrigerado. La inoculación de un cultivo en otro químicamente diferente provoca también una fase
de crecimiento exponencial vigoroso a un medio nuevo de la misma composición, la fase de latencia se acorta
o no se produce.
Fase exponencial
Durante la fase exponencial o logarítmica, los microorganismos crecen y se dividen hasta el nivel máximo
posible, en función de su potencial genético, el tipo de medio y las condiciones en que crecen. La velocidad de
crecimiento es constante durante la fase exponencial; es decir, los microorganismos se dividen y duplican en
número a intervalos regulares. Como cada célula se divide en un momento ligeramente diferente del resto, la
curva de crecimiento aumenta suavemente, en lugar de realizar discretos saltos. Durante esta fase, la
población es más uniforme, química y fisiológicamente; por ello, los cultivos en fase exponencial se utilizan
normalmente en estudios bioquímicos y fisiológicos.
Fase estacionaria
Finalmente, el crecimiento de la población cesa y la curva de crecimiento se vuelve horizontal. Las bacterias
llegan normalmente a esta fase estacionaria cuando el nivel de población es de aproximadamente 109 células
por mL. Otros microorganismos no alcanzan normalmente esta densidad de población; los cultivos de
protozoos y algas llegan a menudo a una concentración máxima de 109 células por mL. El tamaño final de la
población depende, por supuesto de la disponibilidad de nutrientes y otros factores, así como del tipo de
microorganismo que se cultive. En la fase estacionaria el número total de microorganismos viables permanece
constante. Este hecho puede ser resultado del equilibrio entre la división y la muerte de las células o,
simplemente, que la población deje de dividirse, aunque siga activa metabólicamente.
Las poblaciones microbianas entran en fase estacionaria por varias razones. Un factor es la limitación de
nutrientes; si se reduce intensamente la concentración de un nutriente esencial, la población crecerá
lentamente. Los organismos aerobios están limitados a menudo por la disponibilidad de O2. El oxígeno no es
muy soluble y puede reducirse tan rápidamente que sólo la superficie del cultivo tenga una concentración de
O2 adecuada para el crecimiento. En este caso, las células situadas por debajo de la superficie no podrán
crecer, salvo que el cultivo se agite o airee de otra forma. El crecimiento de una población puede también
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cesar debido a la acumulación de productos residuales tóxicos. Parece que este factor limita el crecimiento de
muchos cultivos anaerobios.
Fase de muerte
Cambios ambientales perjudiciales, como privación de nutrientes y acumulación de residuos tóxicos, originan
la disminución del número de células viables, hecho que caracteriza la fase de muerte. La muerte de una
población microbiana, al igual que su crecimiento durante la fase exponencial, es normalmente logarítmica.
Este modelo es válido aun cuando el número total de células permanece constante, simplemente porque las
células no se lisen después de morir. A menudo, la única forma de decidir si una bacteria es viable consiste en
incubarla en un medio fresco; si no crece ni se multiplica, se considera que está muerta.
Aunque la mayor parte de una población microbiana normalmente muere en forma logarítmica, la velocidad
de la mortalidad puede disminuir después de reducirse drásticamente la población. Esto se debe a la
supervivencia prolongada de algunas células particularmente resistentes.
Tiempo de generación
Crecimiento de poblaciones
El crecimiento se define como un incremento en el número de células microbianas en una población, lo cual
también puede ser medido como un incremento en la masa microbiana. La velocidad de crecimiento es el
cambio en el número de células o masa celular por unidad de tiempo. Durante este ciclo de división celular,
todos los componentes estructurales de la célula se duplican. El tiempo requerido para que a partir de una
célula se formen dos células se denomina tiempo de generación. Por lo tanto, el tiempo de generación es el
requerido para duplicarse una población de células. A consecuencia de ello, a veces a este tiempo también se
le conoce como tiempo de duplicación. Nótese que durante una sola generación, tanto el número de células
como el de masa celular se duplica. El tiempo de generación varía ampliamente entre los microorganismos.
6. Infeccinos y toxiinfecciones alimentarias causadas por microorganismos.Generos y especies mas
relevantes.
Definiciones:
Infección. Esta conlleva la ingestión del patógeno, seguida del crecimiento del mismo por invasión de los
tejidos, liberación de toxinas, o ambos.
Intoxicación alimentaria. Esta produce síntomas poco después de la ingestión de los alimentos, ya que no es
necesario que se multipliquen los microorganismos causantes de la enfermedad. Las toxinas generadas en el
alimento pueden estar asociadas a las células microbianas o pueden ser liberadas de ellas.
Principales enfermedades infecciosas transmitidas por los alimentos
Enfermedad
Salmonelosis
Diarrea por Arcobacter
Campilobacte−riosis
22
Listeriosis
Diarrea y colitis por Escherichia coli
Shigelosis
Yersiniosis
Diarrea por Plesiomonas
Gastroenteritis por Vibrio parahaemolyti−cus
Organismo
S. typhimurium, S. enteritidis
Arcobacter butzleri
Campylobacter jejuni
L. monocytogenes
E. coli incluido el serotipo O157:H7
Shigella sonnei, S. flexneri
Y.enterocolítica
Plesiomonas shigelloides
Vibrio parahaemolyti−cus
Incubación
8−48 horas
de 2−10 días
Períodos variables
24−72 horas
24−72 horas
26−48 horas
1−2 horas
16−48 horas
Alimentos
23
Carnes, aves, pescado, huevos
Aves de corral, prod. Cárnicos
Leche, cerdo, prod. Aves
Cerdo, leche, productos Cárnicos
Carne de ternera picada poco cocinada, leche
Productos derivados de huevos
Leche, tofu
Moluscos poco cocinados
Mariscos
Intoxicación alimentaria estafilacócica
La intoxicación alimentaria más común está causada por el coco Gram positivo Staphylococcus aureus. Este
organismo produce varias enterotoxinas que secreta al medio circundante o alimento; si se come el alimento
que contiene la toxina, en un plazo de 1−6 horas se observan severas reacciones que incluyen náuseas, con
vómitos y diarreas. Se han identificado seis tipos de enterotoxinas de S. aureus : A, B, C1, C2, D y E. La
enterotoxina A es la que más frecuentemente está asociada a los brotes de intoxicación alimentaria
estafilocócica. El mecanismo de acción de la enterotoxina A es el de un superantígeno e implica la
estimulación sistemática de un gran número de células T.
Las clases de alimentos más comúnmente implicadas en las intoxicaciones alimentarias son los productos
cocidos al horno y rellenos de cremas, las aves, la carne, las salsas, las ensaladas con huevo y carne, los flanes
y los aliños con nata para ensaladas.
La intoxicación alimentaria estafilocócica puede evitarse con cuidadosos métodos higiénicos o almacenando
los alimentos a bajas temperaturas para evitar el crecimiento microbiano, y eliminando todos los alimentos
que hayan permanecido durante algunas horas a una temperatura superior a 4oC.
Infección alimentaria
Aunque algunas veces se denomina intoxicación alimentaria, la enfermedad gastrointestinal debida a
Salmonella, transmitida por los alimentos, más bien infección alimentaria debida a Salmonella, porque los
síntomas sólo aparecen cuando el patógeno se multiplica en el intestino. Los síntomas de la salmonelosis
incluyen la aparición repentina de dolor de cabeza, escalofríos, vómitos y diarrea, seguidos de fiebre que dura
unos cuantos días. El diagnóstico se hace a partir de los síntomas y cultivando el organismo aislado de las
heces.
El origen último de las salmonelas transmitidas por los alimentos son las personas y los animales de sangre
caliente. En el caso de alimentos como los huevos y la carne, el animal que produce el alimento puede ser la
fuente de contaminación.
Detección de microorganismos causantes de enfermedades alimentarias
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Un importante problema del mantenimiento de la seguridad alimentaria es la necesidad de detectar
rápidamente los alimentos con el fin de contener los brotes que puedan afectar a grandes poblaciones. Esto es
especialmente importante debido a la distribución a gran escala de los alimentos perecederos. Las técnicas de
cultivo estándar pueden requerir días o semanas para la identificación positiva de patógenos. La identificación
a menudo se ve complicada por el bajo número de patógenos en comparación con la microbiota de fondo.
Además, la variada composición química y física de los alimentos puede dificultar el aislamiento. La
inmunofluorescencia, las técnicas inmunoenzimáticas, (ELISA) y las técnicas de radioinmunoanálisis han
demostrado ser de utilidad. Estas técnicas pueden utilizarse para detectar pequeñas cantidades de antígenos
específicos de patógenos.
Siguen apareciendo nuevas aplicaciones de las técnicas inmunológicas para la detección rápida de patógenos
de transmisión alimentaria. Una de las técnicas más nuevas consiste en la utilización de Dyneabs
inmunomagnéticas. Esta técnica se basa en la reacción específica de los microorganismos deseados con
reactivos inmunológicos ligados a partículas magnéticas. Una vez que se completa la reacción inmunológica,
los microorganismos fijados pueden retirarse del alimento utilizando un magneto para someterlos a estudios
adicionales. Esto hace posible un enriquecimiento mucho más rápido de los microorganismos deseados,
constituye una alternativa al cultivo en medios selectivos, sistema que requiere mucho más tiempo, y se ha
utilizado ampliamente para es enriquecimento de patógenos de transmisión alimentaria.
También está aumentando el uso de las técnicas de identificación molecular. Los métodos básicos de análisis
y manipulación del ADN y el ARN. Estos métodos son de utilidad para tres propósitos específicos:1) la
detección de la presencia de un único patógeno específico; 2) la detección de virus que no pueden ser
cultivados de forma adecuada; 3) la identificación de patógenos de crecimiento lento o no cultivables.
Los patógenos pueden identificarse actualmente detectando secuencias de bases de ADN o ARN específicas
con sondas, que suelen tener una longitud de 14 a 40 bases. Pueden crearse generando fragmentos
conendonucleasas de restricción o mediante síntesis química directa. Las sondas se marcan uniéndolas a
diversos marcadores enzimáticos, isotópicos, cromógenos o luminescentes/fluorescentes. Una de las
principales ventajas de su utilización reside en la velocidad con la que es posible detectar los microorganismos
de cultivos.
Tabla comparativa con las características fundamentales de los principales grupos microorgánicos.
Característica
Estructura celular procarióta
ADN circular
Núcleo encerrado en una membrana
Pared celular
Lípidos de membrana
Ribosomas
ARNt iniciador
Intrones en los genes de ARNt
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Intrones en la mayoría de genes
Operones
Capping y cola de poli−A del ARNm
Plásmidos
Sensibilidad ribosómica a la toxina diftérica
ARN polimerasas
Sensibilidad a cloramfenicol, estreptomicina y kanamicina
Metanogénesis
Reducción de S0 a H2S
Nitrificación
Desnitrificación
Fijación del nitrógeno
Fotosíntesis basada en la clorofila
Quimiolitotrofía(Fe, S, H2)
Vesículas de gas
Síntesis de gránulos de reserva de carbono compuestos por poli−−hidroxialcanoato
Bacteria
Sí
Sí
Ausente
Ác. murámico
Presente
Uniones éster
70S
Formilmetionina
Sí
26
No
Sí
No
Sí
No
1(4unidades)
Sí
No
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Archaea
Sí
Sí
Ausente
Ausencia ác.
murámico
Uniones éter
70S
Metionina
Sí
27
No
Sí
No
Sí
Sí
Varias(8−12 subunidades cada una)
No
Sí
Sí
No
Sí
Sí
No
Sí
Sí
Sí
Eukaria
No
No
Presente
Ausencia ác. Murámico
Uniones éster
80S
Metionina
Sí
Sí
28
No
Sí
Raro
Sí
Tres(12−14 subunidades cada una)
No
No
No
No
No
No
Sí
No
No
No
Comparación de las células Procariotas con las Eucariotas
Definición de : Eucariota, Archaea, Bacteria y Eukarya.
Eucariota. Es un tipo de célula con el núcleo rodeado por una membrana y en la que generalmente existe otra
serie de orgánulos intracelulares.
Archaea. Es un grupo de procariotas filogenéticamente relacionados y distintos del grupo Bacteria.
Bacteria. Es un grupo de procariotas filogenéticamente relacionados y distintos del grupo Archaea.
Eukarya. Son todos los organismos eucarióticos.
Comparación entre las células procariotas y eucariotas. En primer lugar, parece bastante claro que existen
diferencias muy marcadas a nivel de la estructura interna en estos dos tipos de células. Las células
eucarióticas, por ejemplo, presentan multitud de funciones celulares que corren a cargo de estructuras
rodeadas por una membrana.
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Propiedades
Grupos filogenéticos
Estructura y función del núcleo:
Membrana celular
Nucleolo
ADN
División
Reproducción sexual
Intrones en los genes
Estructura y organización del citoplasma
Membrana citoplasmática
Membranas internas
Ribosomas
Orgánulos membranosos
Sistema respiratorio
Pigmentos fotosintéticos
Paredes celulares
Endosporas
Vesículas de gas
Formas de motilidad:
Movimiento flagelar
Movimiento no flagelar
Microtúbulos del citoesqueleto
Tamaño
Procariota
Bacteria, Archaea
30
Ausente
Ausente
Molécula única, generalmente circular covalentemente cerrada, no acomplejada con histonas.
No mitosis
Proceso fragmentario, unidireccional, no meiosis, sólo se reordenan partes de la dotación.
Raros
Habitualmente carece de esteroles; pueden existir hopanoides
Relativamente sencillas; limitadas a grupos específic
.
70S
Ausentes
Forma parte de la membrana citoplasmática; ausencia de mitocondrias
En memb. internas o clorosomas; ausencia de cloroplastos
Presentes,compuestas de peptidoglicano, polisacárido, proteína, glicoproteína
Presentes en algunas, termorresistibles
Presentes
Los flagelos se componen de un sólo tipo de proteína cuya disposición da lugar a una fibra que se ancla a la
pared celular y la membrana; los flagelos rotan
Motilidad por deslizamiento
Ausentes
Pequeña;<2m de "
Eucariota
Algas, hongos, plantas,protozos
Presente
Presente
Lineal, formando los cromosomas y se compleja con histonas
Mitosis
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Proceso regular; meiosis reordenación de la dotación cromosómica completa
Frecuentes
Existen esteroles ausencia de hopanoides
Compleja , aparato de Golgi, retículo endoplasmático
80S; salvo los ribosomas de las mitocondrias y los cloraplastos que son 70S
Existen varias
En las mitocondrias
En los cloroplastos
Están presentes en plantas, algas, hongos, polisacárida ausente en animales
Ausentes
Ausentes
Flagelos o cilios; están formados por microtúbulos; no rotan
Corriente citoplasmática y movimiento ameboide
Presentes los microtúbulos se encuentran en flagelos
Más grande; 2 a >100m de diámetro.
BIBLIOGRAFÍA
Madigan, Martinko, Parker; T. Brock Biología de los microorganismos
Prescott, Lansing M. Microbiología
Ingraham,John L. Introducción a la Microbiología
Roger Y. Stanier Microbiología
Zisser Hans Microbiologí
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