1.MÉTODOS Y TÉCNICAS MICROBIOLÓGICAS
Los trabajos que se realizan en microbiología tienen dos objetivos: el aislamiento de un microorganismo concreto y el cultivo del mismo en ambientes artificiales bajo condiciones de laboratorio, para poderlos estudiar.
1.1.Técnicas de cultivo.
Las técnicas de cultivo posibilitan el crecimiento controlado de determinados tipos o cepas de microorganismos en los medios adecuados.
Un cultivo puro o axénico es un medio de cultivo que contiene un único tipo de microorganismo.
Un medio de cultivo es una solución nutritiva que permite el crecimiento de los microorganismos.
Los medios de cultivo contienen:
·Macronutrientes: incluyen una fuente de carbono, nitrógeno, fósforo, azufre y oxígeno (sólo los aerobios).
·Micronutrientes: diversos iones (hierro, etc) y factores de crecimiento (vitaminas) que se necesitan en cantidades mínimas.
·Agua en grandes cantidades.
Según su estado físico, los medios de cultivo pueden ser:
·Medios líquidos: Se preparan en matraz o tubo de ensayo.
·Medios sólidos: Se preparan en placas de Petri se agrega agar, que da al medio una consistencia gelatinosa. Los medios sólidos se utilizan para el aislamiento y cultivo de microorganismo y para la obtención de clones o estirpes puras.
1.2.Cultivo de microorganismos.
Una vez preparados los medios se procede a inocular o sembrar el microorganismo.
Los recipientes y materiales que vayan a ser utilizados deben ser limpiados y esterilizados cuidadosamente.
Además, después de introducir el microorganismo deseado, debe quedar protegido de la contaminación externa. Tubos de ensayo y matraces se tapan con algodón o con tapones de goma y las placas de Petri ya presentan una forma que las preserva de contaminación.
El inóculo o material microbiano, se introduce, generalmente, con un hilo de metal o asa de siembra, que se esteriliza antes y después de su uso.
La siembra en medio sólido se puede llevar a cabo en profundidad, introduciendo el asa en el medio de cultivo y realizando estrías paralelas sobre la placa de agar. Este método es satisfactorio para aislar bacterias de pequeño tamaño y hongos; para protozoos, algas y bacterias grandes son mejores los medios líquidos.
En el caso de los virus los recipientes suelen ser tubos de ensayo o placas de Petri
1.3.Condiciones de crecimiento.
Aunque se encuentren en el medio todos los nutrientes necesarios, el crecimiento microbiano depende de otras condiciones:
·El pH. Es preciso establecer un pH óptimo para que se inicie el crecimiento y mantenerlo durante todo el proceso. En la mayoría de los microorganismos pH óptimo de crecimiento esta próximo a 7, aunque algunos como los Actinomicetes prefieren pH alcalinos y otros toleran pH ácidos como Acetobacter.
·La Temperatura. La mayoría de las bacterias del suelo y del agua son mesófilas, es decir, sus temperaturas óptimas oscilan entre 20 y 45 ºC, pero, existen algunas cuyo crecimiento óptimo está a temperaturas superiores (termófilas) o inferiores (psicrófilas).
·La presión osmótica. Sólo las bacterias marinas y las halófilas dependen para su existencia de determinadas condiciones salinas y se lisan cuando se las cambia del medio salino a agua destilada.
·El oxígeno. Todas las bacterias aeróbicas obligadas necesitan oxígeno. En microorganismos anaerobios estrictos, hay que excluir totalmente el oxígeno atmosférico.
·El dióxido de carbono. Este gas es la principal fuente de carbono de organismos fotoautótrofos y quimioautótrofos, pero además cumple numerosas funciones catalíticas en los heterótrofos.
·La luz. Para el cultivo de microorganismos fotosintéticos la luz es esencial y se debe tener en cuenta no sólo su cantidad sino también su calidad.
1.4.Crecimiento microbiano.
En un medio favorable las poblaciones de microorganismos experimentan un incremento en su número, es decir crecen. Se denomina velocidad de crecimiento de la población al aumento o disminución en el número de individuos por unidad de tiempo.
Para determinar el crecimiento microbiano se utilizan dos parámetros: tiempo de generación, que es el tiempo que tarda una población en duplicarse y tasa de crecimiento que es el número de generaciones por hora.
En los laboratorios los microorganismos se cultivan en sistemas cerrados, es decir, no se les suministran más nutrientes ni se les eliminan los productos tóxicos, de aquí que pase por distintas fases:
¨Fase de latencia. Es el periodo comprendido entre la inoculación del microorganismo en el medio de cultivo y el comienzo del crecimiento, que puede ser más o menos largo. En este tiempo el germen adapta su metabolismo a las condiciones de cultivo
¨Fase exponencial. En esta etapa las poblaciones crecen exponencialmente, es decir se duplican cada cierto tiempo (tiempo de generación que se mantiene constante). Este tiempo es típico para cada especie y depende en parte del medio de cultivo.
¨Fase estacionaria. En un cultivo cerrado, la población no puede crecer indefinidamente de manera exponencial, ya que se consumen los nutrientes y se acumulan productos tóxicos del metabolismo, por ello en esta fase cesa el crecimiento de la población.
¨Fase de muerte. En esta etapa el número de individuos disminuye debido a que mueren al agotarse los nutrientes y acumularse los desechos metabólicos.
1.5.Observación de microorganismos.
Los microorganismos debido a su tamaño sólo se pueden observar mediante técnicas microscópicas. Las muestras se pueden preparar de dos maneras:
¨Preparación en fresco. A su vez comprende dos técnicas:
-Preparación en fresco simple. Se pone una gota de la muestra en el portaobjetos y se tapa con el cubre. Resulta útil para protistas y hongos.
-Preparación en gota pendiente. Se pone una gota de la muestra en el centro de un anillo de vaselina que se ha dispuesto en el cubre. Sobre él se coloca un porta excavado y al conjunto se le da la vuelta. Se utiliza para observa la movilidad de los microorganismos.
¨Tinciones. Existen distintas técnicas de tinción.
-Tinción simple. Se utiliza un único colorante (azul de metileno, etc). Esta tinción se utilizan para aumentar el contraste.
-Tinción específica. Se utilizan colorantes específicos. Incrementa el contraste y revela estructuras específicas (cápsulas).
-Tinción diferencial. Se usan al menos dos colorantes: un colorante principal y un colorante de contraste. La más utilizada es la tinción de Gram que utiliza como colorante principal el cristal violeta y como colorante de contraste la safranina. El proceso se realiza de la siguiente manera:
-A una preparación de bacterias se las trata con cristal violeta (colorante principal) y se tiñen de color violeta. Posteriormente durante un minuto se las trata con una solución de yodo, con el fin de reforzar el color violeta de las bacterias.
-Después se trata a la preparación con un disolvente orgánico (alcohol) y se lava con agua. Esto da lugar a que algunas bacterias se decoloren y pierdan el color violeta, otras por el contrario siguen manteniendo el color violeta.
-Por último se trata la preparación durante un minuto con una solución de safranina (colorante rojo de contraste), con ello las bacterias no decoloradas siguen manteniendo el color violeta y las bacterias decoloradas se tiñen de rojo.
Esta tinción permite diferenciar dos grupos de bacterias: las gram positivas, son las que permanecen teñidas de color violeta cuando se las trata con un disolvente orgánico; y las gram negativas, que pierden el color violeta cuando se las trata con un disolvente orgánico y se tiñen de rojo con el colorante de contraste.
1.6.TÉCNICAS DE ESTERILIZACIÓN
Es un proceso mediante el cual se eliminan todos los microorganismos de los medios de cultivo, del material y de los utensilios del laboratorio (tubos, placas, pipetas, matraces, etc). Los métodos pueden ser: físicos y químicos.
·Métodos físicos.
¨El calor. El calor es uno de los métodos más usados, debido a que las temperaturas elevadas tienen efecto letal sobre los microorganismos. El calor utilizado puede ser:
-Seco. Se usa para esterilizar utensilios de metal y cristal calentándolos en hornos a 170 ºC durante 90 minutos.
-Húmedo. Posee mayor poder de penetración. Se usa para esterilizar los materiales y los medios empleados, generalmente mediante autoclaves (aparatos herméticos que alcanzan presiones y temperaturas elevadas en un ambiente húmedo).
¨Las radiaciones electromagnéticas se utilizan para esterilizar materiales de laboratorio que no pueden ser sometidos a altas temperaturas. Se utilizan diferentes tipos de radiaciones: radiaciones ultravioleta, radiaciones ionizantes ( rayos X, rayos g).
¨Los filtros se emplean en la esterilización de líquidos y gases sensibles al calor. Los filtros presentan poros muy pequeños para que no pasen los microorganismos, pero sí permiten el paso de los líquidos y gases.
·Métodos químicos.
Consiste en la utilización de diversos productos químicos naturales o sintéticos que pueden controlar el crecimiento microbiano. Pueden actuar de dos formas:
¨Agentes microbicidas, actúan matando los microorganismos y según el tipo sobre el que actúen se habla de agentes bactericidas, fungicidas o viricidas.
¨Agentes estáticos, actúan inhibiendo el crecimiento de los microorganismos y se habla de agentes bacteriostáticos, fungistáticos y viristáticos.
Pasteurización.
La pasteurización es un proceso utilizado en la industria alimentaria y que consiste en reducir la población microbiana presente en los alimentos. El término se debe a Pasteur que utilizó el calor para controlar el deterioro del vino. La pasteurización no es un tipo de esterilización, ya que no se destruyen todos los microorganismos.
Actualmente se utiliza para prolongar el periodo de almacenamiento de la leche y sus derivados. Se consigue elevando la temperatura a 71 ºC durante un tiempo muy corto, 15 segundos, por lo que se denominó pasteurización en flash.
2.LOS MICROORGANISMOS EN LOS ECOSISTEMAS: Ciclos biogeoquímicos.
Los microorganismos forman parte de los ecosistemas. Han colonizado todos los ambientes: marinos, terrestres, fuentes termales, etc.
Los microorganismos están representados en todos los niveles tróficos:
-Microorganismos productores. Son organismos autótrofos. Según su forma de captar la energía pueden ser fotolitótrofos o quimiolitótrofos. Entre los productores fotosintéticos hay que destacar las cianobacterias y las algas. Entre los quimiolitótrofos los microorganismos nitrificantes.
-Microorganismos descomponedores. Son organismos heterótrofos y quimioorganótrofos que se alimentan de detritos orgánicos. Son fundamentalmente hongos y bacterias.
-Microorganismos simbióticos. Destacan los presentes en el rumen que degradan la celulosa en el estómago de los rumiantes; Rhizobium que vive en los nódulos de las plantas leguminosas y los líquenes (simbiosis entre alga y hongo).
En los ecosistemas la energía entra como energía luminosa o química y fluye de un nivel trófico a otro, hasta disiparse en forma de calor.
Por el contrario la materia se mantiene prácticamente constante en la Tierra y los bioelementos circulan cíclicamente dentro de la biosfera: de los seres vivos a la materia mineral y viceversa, constituyendo los ciclos biogeoquímicos:
Los microorganismos desempeñan un papel destacado en los ciclos biogeoquímicos.
Ciclo del carbono.
-Los organismos productores autótrofos convierten el CO2 en materia orgánica. En condiciones aerobias, el CO2 es fijado por la fotosíntesis oxigénica (plantas, algas, cianobacterias), en ausencia de oxígeno por la fotosíntesis anoxigénica (bacterias sulfuradas verdes). Las bacterias quimiosintéticas lo hacen mediante la quimiosíntesis.
-Los compuestos orgánicos son utilizados por los consumidores (animales, protistas, bacterias) como fuente de carbono y energía produciéndose CO2 que vuelve a la atmósfera.
-Los descomponendores (bacterias y hongos) mediante respiración anaerobia y fermentación descomponen la materia orgánica y se forma CO2 que vuelve a la atmósfera.
-Las bacterias metanógenas (arqueobacterias anaerobias) sintetizan metano a partir de diversos sustratos (CO2, metanol, etc). Las bacterias metanotrofas en presencia de oxígeno oxidan el metano al CO2 que es devuelto a la atmósfera.
Ciclo del nitrógeno.
El nitrógeno es un elemento esencial para los seres vivos forma parte de proteínas y ácidos nucleicos.
En el ciclo del nitrógeno intervienen los siguientes microorganismos:
-Bacterias descomponedoras mediante putrefacciones descomponen los compuestos orgánicos nitrogenados (proteínas) y producen amoniaco, a este proceso se le llama amonificación.
-Bacterias nitrificantes del suelo, son bacterias quimiosintéticas realizan el proceso de nitrificación mediante el cual oxidan el amoniaco a nitratos para obtener energía. Este proceso ocurre en dos etapas:
¨En una primera etapa se oxida el amoniaco a nitritos, lo realizan bacterias del género Nitrosomas.
¨En una segunda etapa se oxidan los nitritos a nitratos, lo realizan bacterias del género Nitrobacter.
-Bacterias desnitrificantes como las del género Pseudomonas, transforman los nitratos a nitrógeno gaseoso que liberan a la atmósfera, a este proceso se le llama desnitrificación. Esto es debido a que realizan la respiración anaerobia y utilizan como aceptor final de los electrones los nitratos.
-Bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico. Algunas bacterias (Rhizobium, Azotobacter, etc) son capaces de reducir el nitrógeno atmosférico a amoniaco.
3.MICROORGANISMOS BENEFICIOSOS Y PERJUDICIALES PARA LA SALUD
Muchos de los microorganismos con los que estamos en contacto son inocuos e incluso algunos son beneficiosos para la salud, otros por el contrario causan enfermedades.
Se denomina biota normal, al conjunto de microorganismos que se establecen y crecen sobre las superficies corporales sin producir efectos negativos. Se localiza en la piel, cavidad bucal, tracto respiratorio, digestivo, etc. Estos gérmenes evitan la proliferación de otros gérmenes patógenos.
Los microorganismos que ocasionan enfermedades se denominan patógenos. La patogenicidad o virulencia es la capacidad potencial de un microorganismo de producir una enfermedad. Hay microorganismos que normalmente no causan enfermedades, pero en ciertas condiciones (disminución de las defensas) se vuelven patógenos a estos se les denomina patógenos oportunistas.
Se denomina enfermedad infecciosa a la enfermedad producida por un microorganismo.
Se denomina epidemia cuando la enfermedad infecciosa afecta a muchos individuos de un área geográfica pequeña; si afecta a una zona muy amplia se denomina pandemia; si afecta de forma constante a una determinada zona se denomina enfermedad endémica
·En la producción de una enfermedad por los gérmenes patógenos se diferencian 4 etapas:
-Entrada en el hospedador. Los patógenos pueden entrar en el organismos por diversas vías: a través de las superficies corporales (piel, mucosas), heridas, inhalación respiratoria, con la ingestión de alimentos, con ayuda de otros organismos vectores (insectos, pulgas, etc), etc.
-Adhesión a los tejidos del hospedador. La colonización se ve facilitada si tienen capacidad de adhesión a las células de los tejidos, en muchos casos esta adhesión es selectiva. En la adhesión intervienen estructuras de la superficie (cápsula, fimbrias, etc).
-Invasión de las células del organismo. Algunos producen los efectos nocivos cuando están fijos a las superficies de los tejidos, otros penetran dentro de las células por distintos mecanismos.
-Desarrollo de la infección. Una vez alcanzado su objetivo el patógeno debe eludir los mecanismos defensivos del hospedador para crecer y colonizar el tejido infectado.
Si el patógeno alcanza la sangre o la linfa se pueden diseminar por todo el cuerpo y alcanzar los diferentes órganos produciendo una infección generalizada o septicemia.
Las lesiones en el tejido y, por consiguiente el desarrollo de la enfermedad se produce por varias causas:
¨Lesión directa de las células debido a la actividad y multiplicación del germen.
¨Producción de factores de virulencia. Algunas gérmenes producen enzimas extracelulares (hialuronidasas, proteasas, etc) que son capaces de degradar los tejidos del hospedador.
¨Producción de toxinas. Algunos patógenos, principalmente bacterias producen sustancias que tienen efectos tóxicos para los tejidos del hospedador, a estas sustancias se las llama toxinas. Las toxinas pueden ser de dos tipos:
·Exotoxinas. Son de naturaleza proteica, termolábil es, son liberadas al exterior por el germen y tienen efectos muy tóxicos. Suelen ser muy específicas en cuanto al tejido que atacan así puede haber: neurotoxinas, enterotoxinas, etc.
·Endotoxinas. Son componentes estructurales de las bacterias, suelen ser lipopolisacáridos, solo se liberan cuando esta se lisa, tienen menos capacidad toxica que las exotoxinas.
4.VÍAS DE TRANSMISIÓN DE LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS.
Las enfermedades infecciosas pueden ser transmitidas por diferentes vías:
·Vía respiratoria. El agente patógeno entra en el huésped por los conductos respiratorios:
difteria, tuberculosis, neumonía. meningitis meningocócica.
·Vía digestiva. Se trata de infecciones transmitidas por el agua y los alimentos, el microorganismo infecta al huésped por vía digestiva. Salmonelosis, cólera, hepatitis A.
·Contacto directo. Aquí se incluyen las enfermedades de transmisión sexual (ETS); las infecciones provocadas por heridas como el tétanos, y las enfermedades que se transmiten por insectos portadores, como la peste o el tifus exantemático (que lo transmiten los piojos).
Sífilis, SIDA, tétanos.
5.LA QUIMIOTERAPIA.
Los agentes antimicrobianos son productos químicos que matan o inhiben el crecimiento de los microorganismos. Según el tipo de microorganismo contra el que actúen pueden ser: antibacterianos, antivíricos, antifúngicos, etc.
Los desinfectantes son agentes antimicrobianos que se utilizan para eliminar los microorganismos de los objetos, mientras que los antisépticos (agua oxigenada, solución de yodo) se utilizan con el mismo fin sobre los tejidos de los seres vivos.
Los agentes químicos que se utilizan en el tratamiento de enfermedades producidas por microorganismos se llaman agentes quimioterapéuticos, al tratamiento quimiterapia. Estos agentes deben tener toxicidad selectiva, es decir deben atacar a los agentes que causan la enfermedad y ser inocuos o tener baja toxicidad para las células de los tejidos.
Los agentes quimioterapéuticos son de dos tipos: las sulfamidas y los antibióticos.
·Las sulfamidas. Son un conjunto de sustancias de origen sintético, que interfieren en algunas reacciones importantes de los gérmenes patógenos e inhiben su crecimiento. Hoy día se utilizan muy poco en infecciones bacterianas debido a los efectos secundarios.
·Los antibióticos. Son sustancias químicas producidas de forma natural por la actividad de otros microorganismos, principalmente hongos y algunas bacterias del grupo de las actinomicetales. Químicamente son compuestos muy variados. Tienen efecto principalmente antibacteriano y algunos también antifúngico. Algunos tienen un amplio espectro es decir actúan sobre una gran variedad de gérmenes, otros por el contrario tienen un espectro reducido.
El mecanismo de actuación de los antibióticos es variado, algunos inhiben la síntesis de las paredes celulares bacterianas como la penicilina; otros inhiben la síntesis de proteínas como la tetraciclina; otros inhiben la síntesis de ácidos nucleicos, etc.
El primer antibiótico, la penicilina fue descubierto por Fleming en 1928 en unos cultivos de estafilococos que se habían contaminado con Penicillium notatum.
No hay comentarios:
Publicar un comentario