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MICROBIOLOGÍA
norma erazo Sandoval
CAPÍTULO I
GENERALIDADES
A. INTRODUCCIÓN
El mundo de los miro!io" es quizá tan grande como el Universo, basta entender
que un puñado de tierra contiene tantos microorganismos como seres humanos en
todo el planeta. El tamaño tan pequeño de éstos hizo difícil su comprensión por
mucho tiempo sobre su eistencia ! funcionamiento. El traba"o de muchos
persona"es de la ciencia a lo largo de unos #$$ años, dio como resultado el
surgimiento de la microbiología como ciencia.
%a acción de los microorganismos ha condicionado ! condiciona la
características de toda la biosfera, por lo que el conocimiento de la acción de
los microorganismos puede a!udar a comprender el potencial que tienen éstos
! su uso en diferentes campos, como en procesos de biodegradación,
procesos industriales &obtención de antibióticos, vitaminas, enzimas',
depuración de aguas ! procesos agrícolas como fertilizantes microbianos !
biopesticidas, masa microbiana &proteína unicelular ! vacunas' .
(ctualmente, los microorganismos son manipulados genéticamente, mediante a la
aplicación de las técnicas de ()* recombinante &+iotecnología olecular' en los
seres vivos para la obtención de productos de interés industrial como la insulina,
hormonas de crecimiento e interferón.
B. CONCEPTO
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Es una -iencia eperimental que se ocupa del estudio de los microorganismos,
como bacterias, virus, algas unicelulares, protozoos, hongos/ de sus interacciones
con otros organismos ! con el medio ambiente.
C. LOS PRINCIPIOS DE LA MICROBIOLOGÍA
#. Generai$n e"%on&'nea
%as primeras eplicaciones acerca del origen ! la eistencia de estos seres
microscópicos dieron lugar en primer lugar a la teoría de la generación
espontánea, la que se remonta a tiempos tan le"anos como antes de la Era
-ristiana ! persistió por más de 0.1$$ años. )oscientos años antes de ella,(arro !a proponía la posibilidad del contagio de ciertas enfermedades debido a
criaturas invisibles suspendidas en el aire.
L)reio &21 (. -.' pensaba que, las cosas surgían de una especie de átomo
o semilla. En el libro 34 dice 5(sí como ha! semillas benéficas para nuestra
vida, seguramente eisten otras que causan enfermedad ! muerte5, además de
alguna forma esta primera semilla se había generado espontáneamente, esdecir que podían aparecer organismos vivientes a partir de materia no viviente.
6tros persona"es pensaban que las plagas o epidemias eran gobernadas por
fuerzas sobrenaturales. *i%$ra&e" + Galeno consideraban que las
epidemias o vapores venenosos eran generados por con"unciones planetarias
o por alteraciones en la propia 7ierra.
El simple razonamiento sobre la eistencia de los microbios no constitu!ó la
prueba de su verdadera eistencia. 8sta sólo pudo ser demostrada gracias al
descubrimiento de una lente de aumento ! fue el holandés An&onie van
Lee),en-oe &09:#;02#:' quien fabricó la primera lente lo suficientemente
poderosa como para observar por primera vez a los organismos unicelulares.
como protozoarios, tanto de vida libre como parásitos de las vísceras de
algunos animales/ también logró observar hongos filamentosos ! levaduras.
<izo importantes observaciones sobre la estructura de las plantas ! descubrió
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los espermatozoides de algunos animales. =olo fue hasta 0929 que pudo
observar organismos a>n más pequeños, como las bacterias.
/. La on&rover"ia de la 0enerai$n e"%on&'nea
%a verdadera comprensión de la importancia de los microorganismos en el
mundo comenzó como resultado de la controversia sobre la generación de
materia viviente a partir de la materia muerta. En un principio eistían dos
escuelas bien definidas de pensamiento aquélla que tomando a %ucrecio al pie
de la letra apo!aba la idea de que se podrían generar animales a partir de
materia muerta gracias a la eistencia de una 5fuerza vital5 &generación
espontánea' ! la que decía que la vida sólo se genera a partir de vida &en latín
omne vivum e vivo'. %os antiguos que creían en la generación espontánea
daban recetas para preparar 5ratones5 a partir de comida en putrefacción.
6puestas a este punto de vista eran las ideas de Redi, quien en 099? mostró
que la aparente generación espontánea de larvas en la carne provenía de la
visita de las moscas que ponían huevecillos sobre ella. =in embargo,
Need-am, otro investigador, hirvió etracto de carne en un frasco, lo tapó !
encontró que después de algunos días aparecían criaturas que se movían.
Esto, llevó a pensar que dichos organismos eran realmente producto de la
generación espontánea. ás tarde, S%allanzani llevó a cabo eperimentos
más cuidadosos con los que demostró que los organismos grandes eran
destruidos al ser hervidos durante :$ segundos, pero los microorganismos
sobrevivían ! se desarrollaban aunque los frascos estuvieran herméticamente
cerrados. )espués de muchos ensa!os, encontró que si hervía los frascos
parcialmente cerrados durante @1 minutos, el contenido se mantenía sincontaminarse casi indefinidamente, ! sólo si se permitía la entrada de aire, el
contenido entraba en putrefacción rápidamente. Un cocinero francés, llamado
1ranoi" A%%er&, a principios del siglo A4A desarrolló el arte de preservar
comida en frascos sellados para lo cual hirvía el contenido dentro del frasco !
los cerraba sin permitir la entrada de aire fresco. Este hallazgo lo llevó a fundar
una próspera industria de conservas. S-)l&ze en 0?:9 conectó el recipiente
que contenía etracto de carne a otros dos recipientes, uno de los cualescontenía ácido sulf>rico ! el otro potasa/ a través de éstos se hizo pasar
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lentamente aire fresco todos los días durante tres meses ! el etracto de carne
no se contaminó. T-eodor S-,ann, en 0?:2, llevó a cabo un eperimento
similar, pero la diferencia consistió en que el aire fresco se hacía pasar por un
recipiente que contenía un metal fundido en ebullición ! de esta forma cualquier
materia orgánica se mantenía estéril en el interior. =in embargo, cuando se
de"aba pasar aire fresco sin entrar en contacto con el metal fundido, el
contenido se contaminaba invariablemente. %a interpretación que dio =chBann
a sus resultados fue la siguiente 5%os microorganismos que deben estar
presentes en el aire son destruidos al hacer pasar el aire por un líquido
incandescente. Cor lo tanto, la putrefacción sin duda se debe al hecho de que
estos gérmenes, al nutrirse ! desarrollarse a costa de esta sustancia, la
descomponen ! sobreviene la putrefacción.5 ás tarde, la técnica de estos
eperimentos fue simplificada ! en 0?1: S-roeder + (on D)"- descubrieron
que, después de hervir el recipiente, bastaba con cerrar el etremo abierto con
un tapón de algodón. ( partir de estos eperimentos se derivan dos
importantes postulados el primero consiste en hacer un medio de cultivo libre
de microorganismos/ el segundo consiste en mantener el medio estéril por
largo tiempo ! esto se logra evitando la entrada de los microorganismos que
están suspendidos en el aire. ( pesar de estos avances, los resultados de
=pallanzani, =chultze ! =chBann no fueron aceptados por la ma!oría del
p>blico científico de la época debido a que muchos microorganismos resisten
temperaturas hasta de l$$D- durante varias horas. 2o-, más tarde, llevó a
cabo estudios sobre el bacilo del ántra ! encontró que las esporas de algunas
bacterias eran altamente resistentes al calor ! que sólo se destruían a l#$D- o
más, ! eso al cabo de #$ minutos. Pa"&e)r &0?##;0?1' fue quien desechó la
teoría de la generación espontánea mediante sus eperimentos convincentes.El eperimento más sorprendente fue aquel en el que Casteur mostró cómo un
medio nutritivo permanecía estéril aun cuando estuviera comunicado con el
eterior. Cara esto diseñó unos frascos especiales &cuello de ganso' que
presentaban dobleces en el cuello, donde se retienen los posibles microbios
contaminantes, esto demostró que la putrefacción proviene del crecimiento de
microorganismos ! no de la generación espontánea. Casteur ! Foch llegaron a
ser considerados héroes por haber rescatado a la humanidad de una de lasmás grandes amenazas, esa era la contaminación microbiana.
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6tro persona"e importante fue el físico inglés Tindall quien estaba interesado
en los fenómenos de la dispersión de la luz en el agua ! en el aire &fenómeno
que ho! se conoce como efecto 7indall', sus observaciones se apo!aron en
los eperimentos de Casteur. (l pasar un ra!o de luz observó pequeñas
partículas que flotan ! él lo atribu!ó a la presencia de los microorganismos
responsables del fenómeno de putrefacción. 7indall mostró que el aire normal
contenido en una cámara hermética presenta una serie de partículas diminutas
que se hacen aparentes al incidir un ra!o de luz en la cámara. =in embargo,
después de algunas semanas las partículas se depositan en el fondo ! el ra!o
de luz !a no es dispersado. ( esto 7indall lo llamó Gcámara ópticamente vacíaH.
En 0?9 demostró que al llenarse una cámara con aire que se forzaba a pasar
a través de un algodón, se lograba obtener aire ópticamente vacío ! éste no
iniciaba el proceso de putrefacción.
En estudios posteriores sobre la fermentación butírica ! la producción de
vinagre, Casteur encontró que estos procesos se debían al desarrollo de
microorganismos específicos como son el Vibrion butiricum ! el Mycoderma
aceti . Casteur aclaró los conceptos sobre la fermentación ! definió que ésta es
el producto de una reacción que lleva a cabo un microorganismo ! que cada
microorganismo tiene su propio tipo característico de fermentación. %as
levaduras producen alcohol, las bacterias lácticas ácido láctico, el vibrión
butírico ácido butírico, etcétera.
Ed,ard B)-ner , más adelante, logró demostrar en forma accidental que la
fermentación ocurría en un etracto de levaduras, ! comenzó a pensar en lafermentación como una cadena de reacciones químicas que podían ocurrir aun
en ausencia del microorganismo.
D. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LA MICROBIOLOGÍA
%a icrobiología como ciencia tiene aplicaciones importantes que producen
impacto en nuestra vida cotidiana en las áreas
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#. M3dia4
4dentificación de los diferentes microorganismos de importancia médica.
Crevención ! tratamiento de enfermedades infecciosas causadas por
microorganismos en plantas ! animales, inclu!endo al hombre.
/. Ind)"&rial4
En procesos de fermentación en la producción de antibióticos, ácidos
orgánicos, aminoácidos, enzimas, disolventes, combustibles &etano, etanol !
otros'.
-ontrol de calidad de productos industriales +iodeterioro de papel, madera,
tetiles, pintura ! corrosión de metales.
5. De lo" Alimen&o"4
)eterioro microbiano de los alimentos.
étodos de conservación de los alimentos.
Croducción de alimentos por métodos microbiológicos Croductos
lácteos, fermentación del pan, bebidas alcohólicas, proteína de origen
unicelular.
6. A0r7ola4
Iertilidad del suelo.
Enfermedades microbianas de las plantas.
Claguicidas microbianos.
8. Miro!iolo07a Am!ien&al4
-iclos biogeoquímicos &Ii"ación del *itrógeno en el suelo'.
4nteracciones entre las poblaciones =imbiosis fi"adora de nitrógeno.
icorrizas.
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+ioluminiscencia.
%os microorganismos en sus hábitats naturales (ire, (gua, =uelo !
(mbientes Etremos &(guas 7ermales, %agos salados, ! otros'.
Jeducción de la -alidad ! la -ontaminación (mbiental.
Crocesos de +iorremediación.
E. DESARROLLO *ISTÓRICO
En el desarrollo de la ciencia de la icrobiología se puede distinguir las siguientes
etapas.
#. Em%7rio.
El proceso de la fermentación, definido como la transformación química de
compuestos orgánicos con la a!uda de enzimas &sobre todo los producidos por
microorganismos', es mu! antiguo. =umerios ! +abilonios antes del año 9.$$$ (.-
!a conocían la capacidad de las levaduras para producir alcohol en forma de
cerveza. %os egipcios, en el año @.$$$ (.- descubrieron que el -6# generado
por la acción de las levaduras &Saccharomyces' podía fermentar el pan. El vino, otroantiguo producto de fermentación !a se lo menciona en la biblia en el libro de
Kénesis.
<acia el siglo A43 ).- la destilación de bebidas alcohólicas era com>n en muchas
zonas del mundo como Irancia &+rand!' ! Escocia &LhisM!'. G%os
microorganismos han proporcionado alimentos ! bebidas durante más de ?.$$$
años, sin que se tuviera noción de su eistenciaH.
Lee),en-oe, en el siglo A3444, fue la primera persona que los describió al
observar, a través de su microscopio simple. =in embargo, estas observaciones no
condu"eron a ninguna investigación acerca de las posibles actividades de los
microorganismos.
El papel de las levaduras como agentes fermentadores no fue reconocido hasta
mediados del siglo A4A por Pa"&e)r quien descubrió que las levaduras transforman
el az>car en alcohol en ausencia de aire &fermentación alcohólica'.
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Emil C-ri"&ian *an"en9 en 0??: obtuvo el primer cultivo puro de levadura
cervecera que denominó Saccharomyces carlsbergensis. Cero, es a finales del
siglo A4A ! gracias al desarrollo de las técnicas de cultivos puros, se aisla !
distribu!e la primera cepa de levadura vínica, la S&ein!er0 :/, para su uso
comercial en la producción del vino. -on estos traba"os ! los de Casteur, la
fermentación pasa de ser un arte &resultados imprevisibles' a ser una ciencia
&resultados previsibles'.
/. Cien&7;io
%os progresos realizados en bioquímica a partir del descubrimiento de las enzimas
por B)-ner en 0?2 fue considerable, pero no comenzaron a aplicarse en la
fermentación industrial hasta la primera guerra mundial &00@'.
En el lado alemán, la obtención de glicerol para la fabricación de eplosivos se
convirtió en una necesidad urgente. El bioquímico alemán Carl Ne)!er0 utilizó
pequeñas cantidades de glicerol producidas en los procesos de fermentación
alcohólica &lágrima del vino'. Este científico descubrió que la adición de bisulfito
sódico al tanque de fermentación favorecía la producción de glicerol, en ese
entonces se producía alrededor de 0.$$$ toneladas de glicerol al mes.
( los ingleses, por su parte, les hacía falta acetona para la fabricación de
municiones. Este problema fue resuelto por un químico de origen ruso, C-ain
<eizmann, quien desarrolló la fermentación !)&anol=ae&ona utilizando la bacteria
anaerobia Clostridium acetobutylicum. Este descubrimiento fue determinante en el
desarrollo de la guerra.
%a producción de ácido cítrico por microorganismos también tiene su origen en laprimera guerra mundial. <asta entonces este ácido se etraía de los cítricos,
siendo 4talia el ma!or productor. -uando los hombres fueron llamados a la guerra,
los cultivos se desatendieron, esto hizo que se incrementara considerablemente el
precio. Cor lo que en 0#: se introdu"o un proceso microbiano para su obtención.
El organismo fue Aspergillus niger , el mismo que es hongo aerobio obligado.
En 0#?, Ale>ander 1lemin0 observó que el hongo Penicillium notatum mataba
sus cultivos de la bacteria Staphylococcus aureus. )escubrió que el líquido celular
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podía inhibir el crecimiento de muchas especies bacterianas, a esto lo llamó
penicilina. En la década de 0:$, algunos químicos británicos intentaron aislar la
penicilina, pero fracasaron debido a su inestabilidad. Iue en 0:, cuando <oBard
Ilore!, Ernest -hain ! colaboradores en la Universidad de 6ford obtuvieron la
penicilina en una forma estable ! con ello también se demostró su impresionante
actividad antibacteriana. El primer ensa!o clínico en un paciente de 6ford con
septicemia &Staphylococcus' se llevó a cabo el 0# de Iebrero de 0@0. )ebido a la
segunda guerra mundial se consideró que Estados Unidos fuera el país donde
produ"era a gran escala.
%a necesidad de utilizar técnicas asépticas para conseguir cultivos puros llevó al
desarrollo de los fermentadores con agitación que hasta la actualidad son los másusados.
6tra contribución al desarrollo de la biotecnología moderna fue el desarrollo de las
técnicas de selección de razas o cepas. Penicillium notatum producía # mg de
penicilina por litro de cultivo, mientras que un mutante de Penicillium chrysogenum
produce actualmente hasta los #$ gN%.
El descubrimiento de la penicilina señaló el comienzo de la era de los antibióticos.Selman <a"man aisló estreptomicina de Streptomyces gryseus. ( partir de
entonces se hizo práctica com>n el muestreo de suelos para la obtención de un
gran n>mero de aislamientos, de los cuales se han obtenido ! se siguen
obteniendo numerosos antibióticos, sobre todo de un grupo de bacterias
denominadas (ctinomicetos.
a. In0enier7a Gen3&ia
)espués de la fermentación de la penicilina no hubo ning>n desarrollo significativo
en la microbiología industrial durante :$ años.
(l fines de los años 9$ se generó epectativas por utilizar las células microbianas
&biomasa' como una fuente de proteínas, lo que se denomina Sin0le Cell Pro&ein
&SCP'. =in embargo, los países desarrollados no necesitaron el =-C por que
generaron cultivos con altos rendimientos, mientras que los países subdesarrollados
no podían construir plantas industriales para obtener =-C.
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En 02:, S&anle+ Co-en9 *er!er& Bo+er ! sus colaboradores desarrollaron la
metodología necesaria para transferir la información genética de un organismo a
otro, con lo cual se consigue la capacidad de crear &más que aislar' cepas
superproductoras como en el caso de la producción de insulina humana a partir de
la bacteria Escherichia coli en 02?.
!. 1)&)ro
El uso potencial de los microorganismos puede llevar a los siguientes beneficios
)iagnóstico, prevención o cura de enfermedades infecciosas ! genéticas.
(umento del rendimiento de cultivos mediante la creación de plantasresistentes a insectos, hongos ! virus.
)esarrollo de microorganismos que producirán compuestos químicos,
polímeros, aminoácidos, enzimas ! varios aditivos de alimentos.
Eliminación de contaminantes ! residuos tóicos del medio ambiente.
uchos autores mencionan además, que entre los aspectos positivos de los nuevos
avances, también es necesario considerar las consecuencias sociales que pueden
derivarse del uso de esta tecnología ! por ello se plantean las siguientes preguntas
OCuede ser alg>n organismo modificado genéticamente per"udicial para otros
organismos o el medio ambienteP
OCuede el desarrollo ! uso de los organismos modificados genéticamente reducir la
diversidad genética naturalP
O)eben modificarse genéticamente a los hombresP
O%os nuevos diagnósticos invadirán la privacidad de las personasP
O)eben tener propietario, los organismos creados por ingeniería genéticaP
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CAPITULO II
EL SUELO
A. GENERALIDADES
El suelo es un sistema dinámico, donde eiste una gran diversidad de
microorganismos que interact>an entre ellos ! establecen relaciones de
diversos tipos con plantas ! animales. =on responsables de la formación del
suelo.
El n>mero ! tipo de microorganismos presentes en el suelo dependen de
diversos factores como los nutrientes, la humedad, aireación, temperatura,
p<, prácticas agrícolas, etc.
=u principal acción está relacionada con la transformación de la materia
orgánica ! la disponibilidad de los elementos para las plantas, por lo tanto
tienen mucho que ver con el desarrollo ! sanidad de las mismas.
B. IMPORTANCIA ECOLÓGICA DE LOS MICROORGANISMOS DEL SUELO
El funcionamiento del suelo depende del ciclo de nutrientes ! de la
disponibilidad de energía, ! estos de los organismos que viven en él. %os
microorganismos son generadores del flu"o de energía ! del recicla"e de los
nutrientes.
%a fuente primaria de energía proviene del sol/ la que es captada por las
plantas ! las algas verdes ! azules, que la almacenan en forma de
compuestos orgánicos que sirve de alimento para otros organismos. =in
embargo, la fuente de energía para el suelo, principalmente proviene de los
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residuos de los cultivos ! en menor proporción, de animales muertos o de sus
residuos, donde intervienen los microorganismos edáficos, que a!udan a liberar
la energía necesaria para el funcionamiento del sistema suelo
)e esta manera la energía va siendo pasada a través de una cadena o red ,
desde su captación por las plantas, pasando a los animales, luego a los
organismos que les consumen, para finalmente pasar a los microorganismos
descomponedores del suelo, que van pasando de un nivel de la red al otro.
%a vegetación silvestre ! los cultivos toman sus nutrientes gracias a que los
microorganismos edáficos los liberan del material descompuesto. La" %lan&a"
in&era&?an on diver"o" or0ani"mo" median&e a"oiaione" &em%orale"
o %ermanen&e"9 omo la" de &i%o "im!i$&io o de !ene;iio m)&)o + @)e
m)-a" vee" lle0an a "er "in3r0ia"9 omo !a&eria" + -on0o" @)e
o!&ienen el ar!ono de"de la" %lan&a" + ;aili&an el &ran"%or&e de
n)&rien&e" omo el ni&r$0eno9 ;$";oro + %o&a"io -aia la" %lan&a".
Cor otro lado, eiste el con"unto de especies que conforman la G-omunidad
JecicladotaH del suelo, integrada por especies trituradoras, descomponedoras,
parasíticas, predadoras, patogénicas, saprofíticas, etc que van desintegrando
los compuesto orgánicos comple"os hasta un estado inorgánico. ientras
ma!or sea el n>mero de microorganismos, como hongos, bacterias ! algas
verdeazules o cianofíceas ! mesofauna como insectos, ácaros, moluscos,
colémbolos, isópodos, enquítridos, miriápodos ! las lombrices, más
rapidamente se produce la descomposición ! el recicla"e de nutrientes.
%os nutrientes pueden estar temporalmente retenidos en el suelo en el interior
de los organismos, en las partículas minerales del suelo, especialmente las
arcillas, en agregados, en los coloides/ pudiendo ser obtenidos también desde
el aire ! el agua. %os seres vivientes en el suelo conforman la biomasa.
%os microorganismos del suelo "uegan un papel indispensable, manteniendo la
fertilidad de los suelos. Elementos esenciales para el crecimiento, tales como
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oígeno, nitrógeno, carbón, azufre ! fósforo, son reciclados por
microorganismos del suelo.
C. USO POTENCIAL DEL LOS MICROORGANISMOS DEL SUELO
#. Como indiadore" de on&aminai$n.
Cor ser el suelo uno de los principales hábitats de muchos microorganismos,
éstos pueden ser usados en procesos de descontaminación ! algunos pueden
ser usados como indicadores de contaminación, %os microorganismos
indicadores deben estar ausentes del medio específico &agua ó suelo', a
menos que éste ha!a sido contaminado, ! generalmente no son miembros de
la flora nativa del suelo o del sistema acuático.
)iferentes grupos de microorganismos participan en el tratamiento biológico de
residuos líquidos ! sólidos, los mismos que pueden ser de tipo aerobio,
anaerobio ó mito.
/. Como a0en&e" de !iorremediai$n.
=e entiende por +iorremediación al uso de microorganismos para degradar
agentes tóicos ! desechos peligrosos, que surge como un tratamiento para la
restauración de suelos, masa de agua ! subsuelos contaminados.
%os procesos biológicos que tienen lugar mediante la presencia de
microorganismos son de gran importancia para restaurar los ambientes
contaminados. Entre estos procesos se cita a
a. Biomineralizai$n4 Es la completa destrucción de los contaminantes
orgánicos para reducirlos a sus constitu!entes minerales básicos.
!. Bio&ran";ormai$n4 %os contaminantes orgánicos son parcialmente
degradados formando otras sustancias químicas menos comple"as.
. Biovola&ilizai$n4 %as bacterias ! hongos pueden volatilizar metales por
adición del grupo metilo, que hace al metal mu! volátil.
d. Come&a!oli"mo4 =e refiere a la habilidad de las bacterias de romper uncontaminante en la adición de un sustrato primario, es decir que los
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compuestos químicos al ser metabolizados, pueden apo!ar el crecimiento !
servir como fuente de carbono u otro elemento energético.
%a descontaminación se puede realizar por
a. Bioa)men&ai$n4 -onsiste en la adición de microorganismos al sitio
contaminando cuando la población nativa carece de capacidad degradadora.
!. Bioe"&im)lai$n4 (dición de estimulantes en la actividad microbiana nativa
como sustratos o aceptores de electrones para la degradación anóica.
. Bioven&eo4 Es la introducción de oígeno a través del suelo para estimular
la población microbiana netamente aerobia.
d. Com%o"&eo4 El material contaminado se coloca sobre la superficie del
terreno en forma de pilas que se cubren para crear condiciones termófilas,
periódicamente se mezcla para favorecer la aceleración.
e. Bio)l&ivo4 7ratamiento en fase sólida que generalmente se realiza en sitios
confinados para retener los liiviados que se forman.
;. Bio"ori$n4 Uso de microorganismos con afinidad para absorber metalesba"o ciertas condiciones, generalmente se aplica en fase líquida.
5. (en&aa" de la !iorremediai$n4
=on seguros, económicos ! más rápidos que algunos tratamientos
fisicoquímicos.
=e utilizan sistemas biológicos cu!o costo es mínimo, más a>n si se
utiliza la población autóctona.
El ecosistema del sitio contaminado prácticamente no se altera/ al
contrario se recupera.
*o se generan desechos como producto del tratamiento, !a que los
contaminantes son realmente degradados.
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Cueden ser acoplados a otro tipo de tecnología cuando la remoción de
los contaminantes no es la deseada.
%os contaminantes absorbidos o atrapados en los poros del suelo,
también son biodegradados.
=i la actividad microbiana no es la deseada, puede estimularse con la
adición controlada de compuestos requeridos.
-uando los contaminantes orgánicos son empleados como la principal
fuente de carbono ! energía para los microorganismos el proceso se
realiza con ma!or rapidez.
-uando se trata de una biorremediación in situ se tienen venta"as
adicionales.
=e eliminan costos de transportación.
(l utilizar la población microbiana autóctona se elimina la necesidad de
introducir microorganismos potencialmente peligrosos.
D. MICROORGANISMOS IN(OLUCRADOS EN ALGUNOS PROCESOS
DE BIODEGRADACIÓN
#. Biode0radai$n de *idroar!)ro"
En el siguiente cuadro se representan los géneros más comunes de hongos
! bacterias que tienen la capacidad degradadora. Estos microorganismos
degradan compuestos específicos o grupos de compuestos.
BACTERIAS *ONGOS Achromobacter Micrococcus Acremonium Glicladium
Acinetobacter Mycobacterium Aspergillus Graphium
Alcaligenes Nocardia Aureobasidium Humicola
Arthrobacter Proteus Beauveria Monilia
Bacillus Pseudomonas Botrytis Mortierela
Brevibacterium Sarcina Candida Paecelomyces
Chromobacterium Serratia Chryisosporium Penicillium
Corynebacterium Spirillum Cladosporium hodotorulaCytophaga Streptomyces Cochlobolus Saccharomyces
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Er!inia Vibrio Cylindrocarpon Spicardia
"lavobacterium #anthomonas $ebaryomyces %olypocladium
"usarium %hrichoderma
Geotrichum Verticillium
/. Biode0radai$n de Pe"&iida"
(lgunos géneros de heterótrofos usan pesticidas como sustratos !a
sea cometabolizando las moléculas o usando éstas como nutrientes.
BACTERIAS ACTINOMICETOS *ONGOS Agrobacterium Streptomyces Alternaria
Arthrobacter Nocardia Aspergillus
Bacillus Micromonospora Cladosporium
Clostridium "usarium
Corynebacterium Glomerella
"lavobacterium Mucor
&lebsiella Penicillium
Pseudomonas hi'octonia
#anthomonas %richoderma
5. Biode0radai$n de me&ale" %e"ado"
MERCURIO SELENIO ARSENICO
Bacillus Candida spp Aspergillus
Clostridium Clostridium Mucor
Mycobacterium Corinebacterium Scopulariopsis
Pseudomonas Micrococcus "usarium
Aspergillus Paecilomyces
Neurospora
Scopulariopsisy algunas levaduras
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CAPÍTULO III
PRINCIPALES GRUPOS DE MICROORGANISMOS
A. BACTERIAS
#. r!ol 1ilo0en3&io Univer"al
%as !a&eria" o e)!a&eria" son miroor0ani"mo" )niel)lare" que
pertenecen al dominio Ba&eria. %os miembros de este dominio tienen
diferencias con aquellos pertenecientes a los otros dos dominios, Ar-aea !
E)ar+a.
En la 7ierra, eisten sólo dos tipos básicos de células que son estructuralmente
mu! diferentes las %roarion&e" ! las e)arion&e". %as !a&eria" "on
3l)la" %roarion&e".
r!ol 1ilo0en3&io Univer"al
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/. A!)ndania
En general, el grupo más numeroso de bacterias en el suelo son los
(ctinomicetos que resisten condiciones secas ! pueden sobrevivir en suelos
desérticos. %os géneros más comunes son Nocardia, Arthrobacter !Streptomyces.
%as bacterias del género Streptomyces además de producir antibióticos,
producen metabolitos llamados geosminas las cuales dan al suelo su olor
característico.
6tro grupo com>n de bacterias heterotróficas del suelo es el !obacteria que
son pigmentadas ! forman masas brillantemente coloreadas. +a"o condicionesde inanición se acumulan para formar comple"os cuerpos fructificantes
macroscópicos, los cuales contienen esporas que pueden sobrevivir en
condiciones pobres de nutrientes.
%as bacterias están íntimamente ligadas a la eistencia de la vida sobre la
7ierra. =on causantes de muchas enfermedades, pero también en muchos
casos son las responsables de la continuidad de la vida.
5. Cara&er7"&ia"
%as bacterias no poseen todas las estructuras que contienen en su interior las
células de los organismos GsuperioresH &desde levaduras hasta las células de
cualquier animal'.
%as eubacterias presentan las siguientes características principales
a. Cresentan una envoltura llamada %ared el)lar , con ecepción de los
Mycoplasmas, que le otorga rigidez ! protección en medios osmóticamente
inadecuados. %a %ared el)lar e"&' formada de un componente químico
específico llamado %e%&ido0liano ! su presencia ha permitido catalogar a
las bacterias en Gram %o"i&iva" &color violeta' + Gram ne0a&iva" &color
rosado'.
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!. %a mem!rana i&o%la"m'&ia posee una estructura trilaminar típica ! está
formada por lípidos, proteínas ! pequeñas cantidades de hidratos de
carbono.
. No &ienen )n n?leo que contenga al ácido desoirribonucleico &()*', el
cual es el material genético, sino que éste se encuentra libre en su interior
&citoplasma', es decir, el cromosoma es desnudo ! se lo conoce como
n)leoide. El tamaño de esta molécula de ()* es varios cientos de veces
más grande que la bacteria misma ! contiene toda la información hereditaria
necesaria.
d. El citoplasma contiene, además, moléculas de (J*, llamadas ri!o"oma",
cu!a función es la de ensamblar proteínas que tendrán, a su vez, diversas
funciones. Estos ribosomas son m'" %e@)eo" F" que los de las células
de los animales superiores.
e. Coseen 0r'n)lo" i&o%la"m'&io" que son acumulaciones de materiales
de reserva como polisacáridos, lípidos ! polifosfatos.
;. %as bacterias pueden tener organelos que les permitan moverse, los más
comunes son los flagelos.
0. %as bacterias pueden tener diversas formas esféricas, en forma de bastón !
hasta ramificadas. En general, su tamaño es mu! inferior al de una célula de
un organismo superior ! su multiplicación es por división =e reproducen por
;i"i$n !inaria o división aseual simple. &E". Escherichia coli completa sudivisión en @1 minutos'
d. Al0)na" bacterias tienen estructuras conocidas como endo"%ora", las
cuales pueden resistir el paso del tiempo ! aun agresiones tales como altas
temperaturas ! productos químicos tóicos que acaban normalmente con
una bacteria. Estas esporas permanecen en estado latente !, ba"o
condiciones adecuadas, pueden dar lugar a una nueva bacteria.
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6. Cla"i; iai$n de la" !a&er ia" "e0?n la e"&r)&)ra de la
%ared el)lar
)entro de las eubacterias eisten tres grupos de bacterias que pueden ser
diferenciados en relación a la e"&r)&)ra de la %ared el)lar .
%a forma más sencilla de identificar una bacteria es la olorai$n o &ini$n de
Gram, la misma que es una tinción diferencial porque no todas las células se
tiñen de la misma manera ! de esa manera permite discriminar entre dos
grandes grupos de eubacterias, las eubacterias Kram positivas ! Kramnegativas.
%os microorganismos Gram %o"i&ivo", como el Staphylococcus aureus,
adquieren un color violeta después de la coloración de Kram, debido a que
contienen una pared celular estructuralmente mu! diferente a la de los
microorganismos Gram ne0a&ivo", como la Escherichia coli , que adquieren un
color rosado.
El tercer grupo de eubacterias es el de los Bailo" Aido=Alo-ol
Re"i"&en&e" BAAR que pueden ser diferenciados utilizando la coloración de
Qiehl;*eelsen. %a diferencia en la coloración no se debe a reacciones químicas
con ciertos componentes de la pared sino a la estructura física de la misma.
a. Cara&er7"&ia" de la" e)!a&eria" Gram %o"i&ivo"
%as eubacterias Kram positivas son células con una gruesa pared celular de%e%&ido0liano, mientras que la membrana citoplasmática está formada con
fosfolípidos ! proteínas. El compuesto peptidoglicano es una macromolécula
gigante formada por cadenas de un dímero compuesto por N=
ae&il0l)o"amina ! N=ae&ilm)r'mio. ( su vez, estas cadenas se
encuentran unidas entre sí mediante péptidos, que son pequeñas cadenas de
aminoácidos que se entrecruzan. Estos puentes peptídicos son característicos
de las distintas bacterias ! presentan ma!or rigidez cuanto más comple"o sea elentrecruzamiento.
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El peptidoglicano es una malla porosa que otorga forma ! rigidez a la célula, !
evita que la célula estalle en medios hipotónicos. (l ser porosa permite el paso
de nutrientes desde el eterior ! el movimiento de enzimas catalíticas !
productos de secreción hacia el eterior de la célula.
%a pared celular Kram positiva también contien 'ido" &eioio" ! 'ido"
li%o&eioio". %os ácidos teicoicos son cadenas de ri!i&ol o 0lierol unidas
por ;o";odi3"&ere", ! están unidos covalentemente al %e%&ido0liano por
medio de grupos fosfodiéster en el oihidrilo del -9 del *;acetilmurámico. %os
ácidos lipoteicoicos son polímeros de glicerofosfato se encuentran anclados en
la membrana citoplasmática ! no están unidos al peptidoglicano. %a función de
estos compuestos sería estructural, pero eisten evidencias que indican quetambién participarían en la regulación de las enzimas hidrolíticas que renuevan
la pared celular.
Esquema de las Envolturas de una Eubacteria Kram Cositiva
!. Cara&er7"&ia" de la" e)!a&eria" Gram ne0a&iva"
%as eubacterias Kram negativas son células con una del0ada a%a de
%e%&ido0liano ! una segunda envoltura denominada mem!rana e>&erna.
%as células se encuentran envueltas por una mem!rana i&o%la"m'&ia
formada por una bicapa fosfolipídica ! proteínas. Cor encima de estamembrana se encuentra una fina capa de peptidoglicano que se halla unida
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covalentemente a unas li%o%ro&e7na" de anlae que fi"an la mem!rana
e>&erna por medio de porciones lipofílicas. Entre la membrana citoplasmática !
la membrana eterna queda delimitado el e"%aio %eri%l'"mio. Este espacio
es ocupado por el periplasma que es una matriz isotónica respecto al
citoplasma, isotonicidad que es mantenida mediante los oligosacáridos
derivados de membrana &)6', ! en la que se hallan componentes catalíticos
de suma importancia para la viabilidad celular.
%a membrana eterna tiene una estructura de bicapa asimétrica en donde la
cara eterna esta compuesta por el li%o%oli"aarido LPS ! la cara interna
por fosfolípidos. (demás, esta membrana es rica en proteínas, algunas de las
cuales se denominan %orina". %a membrana eterna funciona como unabarrera de permeabilidad para ciertas sustancias como antimicrobianos !
retarda el pasa"e de otros que son inactivados en el periplasma. El LPS está
formado por tres regiones el %oli"a'rido O An&70eno O, el %oli"a'rido
del en&ro 2DO ! el l7%ido A Endo&o>ina. %a presencia del %C= en la
membrana eterna le confiere a la célula una efectiva protección contra
enzimas digestivas ! detergentes como las sales biliares, ! dota a la superficie
bacteriana con una fuerte hidrofilicidad que le permite a la célula evadir lafagocitosis, tener cierta resistencia al complemento, evitar la respuesta inmune
específica por alteración de la superficie antigénica ! adherirse a ciertas células
del hospedero.
%as porinas son poros o canales proteicos no específicos que pueden ser
atravesados por pequeñas moléculas hidrofílicas. En la membrana eterna se
encuentran otras proteínas que funcionan como canales de difusión específicos
! facilitan el paso de di, tri ! oligosacáridos.
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Esquema de las Envolturas de una Eubacteria Kram *egativa
. Cara&er7"&ia" de lo" Bailo" Aido=Alo-ol Re"i"&en&e"
%os microorganismos pertenecientes al género M+o!a&eri)m se
caracterizan por tener una pared celular completamente diferente a las
restantes eubacterias. %a pared de las !cobacterias posee un alto contenido
de lípidos que la hace impermeable a los agentes hidrofílicos, por lo tanto estosmicroorganismos no se tiñen adecuadamente con los reactivos utilizados en la
coloración de Kram ! no pueden ser clasificados como Kram positivos o
negativos. %as !cobacterias son teñidas adecuadamente por el método de
Hie-l=Neel"en Tini$n Aido=R'%ida que utiliza como solución decolorante
una mezcla de etanol ! ácido clorhídrico. Estos microorganismos una vez
coloreados son resistentes a la decoloración ácido;alcohólica ! por eso se
denominan Bailo" Aido Alo-ol Re"i"&en&e" BAAR.
%os microorganismos del género !cobacterium contienen una membrana
citoplasmática formada por una bicapa lipídica similar a las restantes
eubacterias. Cor encima de esta membrana se encuentra el rígido
%e%&ido0liano que contiene N=0l)olilm)r'mio en lugar de *;
acetilglucosamina. Cor medio de una unión fosfodiéster, el peptidoglicano se
halla unido covalentemente al ara!ino0ala&ano, un polímero de arabinosa !
galactosa. En la porción más distal ! eterna de los arabinogalactanos se
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hallan fi"ados los 'ido" mi$lio" que tienen cadenas carbonadas largas
&-9$ a -$'. %os 0l)ol7%ido" son un grupo de compuestos &micolatos de
trealosa, sulfolípidos, micósidos, etc' que se encuentran asociados no
covalentemente a los ácidos micólicos ! se ubican periféricamente en la pared.
%os micolatos de trealosa &llamados factores de cordón porque su presencia
produce cultivos que tienen forma de cordones serpenteantes' ! sulfolípidos se
encuentran principalmente en las cepas de !cobacterias más virulentas. El
li%oara!inomanano LAM es un compuesto que se halla anclado en la
membrana citoplasmática. El %( es considerado como el equivalente
m!cobacteriano del lipopolisacárido de las Kram negativas debido a que
provoca una importante respuesta antimicrobiana en macrófagos. En las cepas
de !cobacterias más virulentas la arabinosa terminal del %( está recubierta
con residuos de manosa &man%(' a diferencia de las cepas no virulentas no
están recubiertas &(ra%('. (demás, el %( también podría servir como poro
para el paso de los nutrientes a través de la pared celular. En la pared celular
también se encuentran proteínas inmunoreactivas que son utilizadas con fines
diagnósticos &CC)'.
El Mycobacterium tuberculosis es el agente etiológico de la &)!er)lo"i", unaenfermedad que primariamente produce lesiones en los pulmones ! que puede
causar la muerte. %a lepra es una infección causada por el Mycobacterium
leprae que es un parásito intracelular obligado.
Esquema de las Envolturas de una Eubacteria (cido ; (lcohol Jesistente
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8. Al0)no" 0r)%o" de !a&eria"
a. Ba&eria" verdadera" -e&ero&ro;a"
Gram Ne0a&ive Gram Po"i&ive A&inom+e&e"Pseudomonas Bacillus hodococcus
hi'obium Clostridium Nocardia
Bradyrhi'obium Enterococcus "ran(ia
A'otobacter Corynebacterium Streptomyces
Agrobacterium Arthrobacter
Serratia Mycobacterium
"lavobacterium Micrococcus
Enterobacter Sphaerotilus
Spirillum
My)ococcus
Escherichia
Photobacterium
*eptothri)
$esul+ovibrio
!. Ba&eria" verdadera" a)&o&ro;a"
1o&oa)&o&ro;a" Ni&ri;iadore" O>idado&a" del
S
Me&ano&ro;a"
Purple Sul+ur Nitrosomonas %hiobacillus Methylomonas
Green Sul+ur Nitrobacter Beggiatoa
Purple Nonsul+ur
. Ar-aea!a&eria
Me&-ano0en" *alo%-ile" *+%er&-ermo%-ile"
S)l;)r
De%enden&Methanobacterium Halobacterium %hermococcus Sul+olobus
Natronobacterium
d. C+ano!a&eria" al0a" az)l = verde"
Oscillatoria
J. Ba&eria" @)e a)"an en;ermedade" -)mana".
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=ólo una pequeña parte de los miles de especies de bacterias causan
enfermedades humanas conocidas. Keneralmente, las bacterianas son
destridas con calor &esterilización ! pasteurización' ! antibióticos. Cero el abuso
de estos compuestos en los >ltimos años ha favorecido el desarrollo de cepas
de bacterias resistentes a su acción, como Mycobacterium tuberculosis, que
causa la tuberculosis. Entre los géneros importantes se mencionan a
TIPO ESPECIE EN1ERMEDAD
Bailo Bacillus anthracisBacillus cereusClostridium botulinumClostridium per+ringensClostridium tetani
Corynebacterium diphtheriaeEscherichia coli &lebsiella pneumoniaeMycobacterium lepraeMycobacterium tuberculosisSalmonella sp,Salmonella typhi Salmonella typhimuriumShigella dysenteriaeShigella sp,-ersinia enterocolitica-ersinia pestis-ersinia pseudotuberculosis
Rntra4ntoicación alimentaria por +acillus cereus+otulismoionecrosis clostridial &gangrena gaseosa'7étanos
)ifteria)iarrea+ronconeumonía%epra7uberculosis=almonelosisIiebres tifoideasKastroenteritis por =almonella)isentería bacilar =igelosisSersiniosis, gastroenteritisCeste%infadenitis mesentérica
Clamidia Chlamydia trachomatis 7racoma, uretritis, cervicitis, con"untivitis
Coo!ailo
Bordetella pertussisBrucella sp,Haemophilus in+luen'aeHaemophilus pertussis
7os ferina+rucelosiseningitis, neumonía bacteriana7os ferina
Coo Neisseria gonorrhoeaeNeisseria meningitidisStaphylococcus aureus
Streptococcus pneumoniaeStreptococcus pyogenes
Streptococcus sp,
Konorrea, enfermedad inflamatoria pélvicaeningitis*eumonía, síndrome de shocM tóico,infecciones de la piel, meningitis*eumonía, infecciones del oído, meningitis4nfecciones de garganta, fiebre reumática
Escarlatina, fiebre puerperalLi"&eria *isteria monocytogenes %isteriosis, septicemia perinatal, meningitis,
encefalitis, infecciones intrauterinas
Mio%la"ma
Mycoplasma pneumoniae *eumonía
Rie&&"ia
ic(ettsia pro!a'e(ii
ic(ettsia ric(ettsii
ic(ettsia typhi
7ifus epidémico, enfermedad de +rill;Qinsser&transmitida por pio"os'Iiebre de las montañas Jocosas&transmitida por garrapatas'7ifus endémico &tifus murino, transmitido porla pulga de la rata'
E"%irilo Campylobacter +etus .e.uniSpirillum minor
-ampilobacteriosis &diarrea bacteriana'Iiebre producida por mordedura de rata
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E"%iro@)e&a
%reponema pallidum =ífilis
(i!rio Aeromonas hydrophila
Plesiomonas shigelloides
Vibrio cholerae /0Vibrio cholerae no1/0Vibrio parahemolyticusVibrio vulni+icus
Kastroenteritis, septicemia, celulitis,infecciones de heridas, infecciones de lasvías urinariasKastroenteritis, diarrea
-ólera epidémicoKastroenteritisKastroenteritis por 3ibrio parahemol!ticus4nfecciones de heridas, gastroenteritis,septicemia primaria
. Ba&eria" @)e a)"an en;ermedade" a %lan&a".
B. *ONGOS
#. Generalidade"
%os hongos son organismos que pertenecen a a l re ino GIungiH ,
para diferenciarlo de Crocariote, Crotista, Clantae ! (nimalia.
%as caracteristicas específicas de los hongos son
a . C resencia de sus tancias qu ím icas espec ia les, como la
trealosa ! manitol.
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b. % a di ver si dad ! com pl e"os ci cl os de sus ci cl os de vi da
&diferenciación seual ! la duración de la fase diploide'.
c . %a nutr ición es por absorción, a d i ferenc ia de lo que ocurre
en el reino vegetal que es por fotosíntesis ! digestión en el
reino animal.
d . E l c rec imiento depende enteramente sobre la reproducción
aseual.
%os hongos tienen simil i tud con los miembros del reino vegetal por
la presencia de una pared celular ! vacuolas.
7ambién, los hongos se parecen a los animales por la carencia de
plas tid ios, químicamente son s imi lares a a lgunos animales por
poseer quit ina en sus paredes celulares ! compuestos específicos
de almacenamiento como el glucógeno.
(lgunos hongos son saprofíticos, es decir pueden eplotar materia
orgánica muerta. 3iven sobre ho"arasca, restos de vegetales !
animales muertos ! sobre estiércol.
6tros son parásitos ! eplotan materia orgánica viva, dañando al
hospedero, el cual puede ser animal, vegetal u hongo.
6tras especies han preferido mantener relaciones simbióticas con
organismos, generalmente autótrofos, donde la re lación implica
benef icio mutuo . %os me"ores e "emplos son los l íquenes
&algaNhongo' ! las micorrizas &vegetalNhongo'.
/. Im%or&ania
4mportantes descomponedores de la materia orgánica.
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-omestibles Pleurotas ostreatus2 lentinula edades2 Stropharia
rugosoannulata2 Auricularia aur3cula1.udae2 Coprinus comatus2
*egista nuda2 %uber melanosporum2 Suillus luteus2 Agaricus
bisporus2 "lammulina velutipes , etc.
edicinales Penicill ium2 *entinula edodes
+ioindicadores %os que forman líquenes, micorrizas
Etnomicológicos Marasmius2 Cortinarius .
5. Mor;olo07a
%os hongos no poseen tal lo, ho"as ni raíces. =u cuerpo consiste
de un K&alo , no forman te" idos en el sentido funcional por lo tanto
no forman órganos.
El talo generalmente está formado de células alongadas l lamadas
hifas, las cuales pueden ser septadas &conparedes horizontalesc ruzadas' o no septadas &asep tadas' s i no t ienen pa redes
cruzadas, esta es la estructura coenocítica. %a >lt ima estructura
es limitada a pocos grupos particulares como (=74K6S-67( S
QSK64-67S*(. En a lgunos casos , e l apara to vegetat ivo
co rre sponde so lam ente a un a célu la, co mo e l caso de las
levaduras. =in embargo, en la ma!oría de los casos las hi fas se
"untan para formar microscópicos filamentos, lo cual se denominaKmielio , var ía en densidad, carece de cua lquier est ructura
prominente.
En un ci er to esta do de desa rroll o, si las con di ci ones son
favorables el proceso reproduct ivo se in ic ia, produce una c lase
especial de célu las l lamadas Ke"%ora" a par t i r de una s imple
fragmentación del ta lo no di ferenciado o a part i r de la fusión de
n>cleos celulares donde se mezclan los genes.
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%as esporas pueden p roveni r d irec tamente del m icel io o mas
f recuen temente de est ructuras d iferenciadas , denominadas
Ke"%or$;oro" , los mismos que pueden ser de variadas formas,
tamaño ! comple"idad, como aquellos que producen las orchelas,
7ru fas, +oletus ! (man itas . Cero o tros hongos producen
esporóforos microscópicos, tan espectaculares como los primeros.
5. Cilo" de vida
El cur so de l ci cl o de vi da de un hongo m uest ra m arcad as
variaciones de acuerdo a la consideración del grupo.
=e puede deci r que e l nac im iento de un hongo ocu rre en el
momento de la germinación de la espora. Este evento da lugar al
micel io, l lamado en este caso G mielio %rimario H , cu!as células
contienen un solo n>cleo con n cromosomas.
Este micel io pr imario se desarrol lará invadiendo su sustrato, e l
cua l coloniza ráp idamente, en dependencia de los parámetros
ambientales. )urante este estado, e l micelio puede permanecer difuso o arreglarse en masas estructuradas, las cuales no forman
te"idos reales, pero reciben el nombre de %le&3n@)ima".
-uando las condiciones lo permiten, la reproducción puede ocurrir.
Entre las condiciones que se mencionan favorecen la
reproducción, no solamente son las de t ipo favorable sino también
muchos hongos reaccionan al stress.
=i la reproducción es de t ipo aseual, el micelio primario produce
esporas dispersas solamente sobre el micel io o en esporóforos
mas o menos comple "os formados a par t i r de p lec ténquimas de
varias clases.
=i la reproducc ión es de t ipo seual , es importante pr imero la
p resenc ia de dos m icel ios de %olaridad om%lemen&aria, los
cuales se fusionan ! ocurre la %la"mo0amia & fusión del
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citoplasma' ! da lugar a un micelio secundario &fase dicariótica con
# n c romosomas '. %as coneiones G lamH f recuentemente
ocurren sobre las septas. -uando las condiciones son adecuadas
crecerán esporóforos que contienen células fért i les como ascos o
basidios, mas tarde en la fase de su ciclo reproductivo, ocurre la
fusión nuclear, con la cual se forman n>cleos con #n cromosomas.
%a fusión es i nmed ia tamen te seguida por una ser ie de t res
d ivis iones, las cua les redis tr ibu!en un s tocM nuclear hap loide.
Entonces el ciclo es completado.
Coco se conoce acerca de la muerte de un hongo. Esto ocurre
cuando e l mice lio primar io o secundar io desaparece por var iasrazones. (lgunas especies parecen ser anuales, ! ellos recurren a
la producción de esporas para la perpetuación de su especie .
6tros son perennes, sobreviven en una forma micelial por muchos
años antes de producir esporóforos.
6. 1i"iolo07a
%os hongos son organismos heterotróficos con respecto al carbono.
=u comportamiento es más var iab le con respecto a l n i trógeno,
algunas uti l izan nitrógeno orgánico o mineral. 7ambien necesitan
<idrógeno, fósforo, potasio, magnesio, azufre, manganeso, cobre,
hierro, z inc, v i taminas, etc. *ecesitan agua durante una parte o
todo su c ic lo b iológico. El calor ! la luz también t ienen un papel
importante en su fisiología.
=on es su ma!oría aerób icos , aunque la micof lo ra del t racto
digestivo de los rumiantes es anaeróbica.
%os hongos t ienen un gran potencial metaból ico en v ir tud de sus
var iadas reacc iones enz imát icas . Eso imp lica , que pueden
adaptarse a numerosos hábitats donde pueden producir una gran
can tidad ! var iedad de moléculas químicas, ent re las que se
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des tacan muchas de t ipo benef ic ioso ! o tros como a ltamente
venenosos para el hombre.
*on0o" @)e a)"an en;ermedade" a -)mano"
En la ma!oría de la gente sana, las infecciones por hongos como la tiña ! el pie
de atleta son leves, afectan sólo a la piel, el cabello, las uñas, u otras zonassuperficiales. =in embargo, en las personas con un sistema inmunológico
deteriorado, como en pacientes con =4)(, diabetes, o que estén recibiendo
hormonas esteroideas/ este tipo de infecciones, denominadas dermatofitosis
&Microsporum, Epidermophyton ! Trichophyton', pueden persistir durante
largo tiempo ! pueden causar la muerte. %os pacientes con una infección
crónica por Candida, Histoplasma o Cryptococcus pueden necesitar
tratamiento a largo plazo.
*on0o" @)e a)"an en;ermedade" a %lan&a"
C. (IRUS
#. In&rod)i$n
&)el latín, Tveneno', son consideradas como Gentidades orgánicasH
compuestas tan sólo de ma&erial 0en3&io, rodeado por una env)el&a
%ro&e&ora. El término virus se utilizó en la >ltima década del siglo pasado
para describir a los agentes causantes de en;ermedade" más pequeños
que las bacterias. %os virus son %ar'"i&o" in&rael)lare" o!li0ado", es
decir sólo se replican en células con metabolismo activo, ! fuera de ellas se
reducen a macromoléculas inertes. uchos virus conocidos causan
enfermedades a los seres humanos, animales, bacterias ! plantas.
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%a eistencia de los virus se estableció en 0?#, cuando el científico ruso
Dmi&r+ I. Ivanov"+, descubrió unas partículas correspondientes al virus
del mosaico del tabaco. En 0?? el botánico holandés Mar&in)" <.
Beierin denominó virus a estas partículas infecciosas. Cocos años más
tarde, se descubrieron virus que crecían en bacterias, a los que se
denominó !a&eri$;a0o". En la década de 0@$ el desarrollo del
microscopio electrónico posibilitó la visualización de los virus por primera
vez.
/. Cara&er 7"&ia"
Cartes de un virus
%os virus son parásitos intracelulares submicroscópicos, compuestos por ARN
o por ADN nunca ambos' ! una capa protectora de %ro&e7na sola o
combinada &lipídos ! gl>cidos'. En general, el ácido nucleico es una molécula
>nica de hélice simple o doble/ sin embargo, ciertos virus tienen el material
genético segmentado en dos o más partes. %a cubierta eterna de proteína
se llama '%"ida ! las subunidades que la componen, a%"$mero". =e
denomina n)leo'%"ida, al con"unto de todos los elementos anteriores.
(lgunos virus poseen una envuelta adicional que suelen adquirir cuando la
nucleocápsida sale de la célula hospedera. %a partícula viral completa se
llama viri$n.
El tamaño ! forma de los virus son mu! variables, pero ha! dos grupos
estructurales básicos i"om3&rio", con forma de varilla o alargados, ! virusom%leo", con cabeza ! cola &como algunos bacteriófagos'. %os virus más
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%e@)eo" son icosaédricos &polígonos de #$ lados' que miden entre # + /F
nan$me&ro". %os de ma!or tamaño son los alargados/ algunos miden varios
micrómetros de longitud, pero en forma general no suelen medir más de #FF
nan$me&ro" de ancho.
uchos virus con estructura helicoidal interna &forma esférica' presentan
cubiertas eternas compuestas de lipoproteínas, glicoproteínas, o ambas, su
tamaño oscila entre 9$ ! más de :$$ nanómetros de diámetro. %os virus
comple"os, como algunos bacteriófagos, tienen cabeza ! una cola tubular que
se une a la bacteria hospedera.
En las plantas los virus causan daños como deformaciones, enanismo !
disminución de la producción de frutos ! bulbos. Estas enfermedades pueden
ser reconocidas por síntomas como pequeñas lesiones necróticas, manchas
amarillas &mosaico', anillos de color más claro o líneas blancas &variegado' en
las ho"as o deformaciones ! cambios de color en los frutos. Una vez que la
planta está infectada es mu! difícil que se pueda recuperar. %o recomendable
es eliminar las enfermas ! realizar acciones preventivas para evitar la
diseminación de la enfermedad en el cultivo.
%os virus ingresan a las plantas por contacto directo entre un individuo
enfermo ! otro sano, por e"emplo a través de heridas durante la poda con
herramientas infectadas, o a causa de vectores biológicos como insectos
&pulgones, mosquitos' o nemátodos que muerden sus raíces. %uego los virus
se mueven hacia los diferentes te"idos de la planta, diseminando la infección.
%os virus se detectan mediante el test E%4=( &Enzime;%inMed 4mmunosorbent
(ssa!'. Usando etractos de varias plantas se ponen en los distintos pocillos
de una placa. =i los virus están presentes son atrapados por anticuerpos que
reconocen las proteínas virales &cambio de color'. )e este modo, se puede
distinguir plantas sanas &pocillos incoloros' ! plantas infectadas &pocillos de
color'.
Ultimamente, se están creando plantas transgénicas resistenctes a virus, para
los cual a una planta normal se introduce un pequeño trozo del genoma del
virus &utilizando un vector que generalmente es (grobacterium', con lo cual el
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vegetal queda preparado para contrarrestar una infección viral, impidiendo
que el virus se replique.
5. Re%liai$n
%os virus carecen de las enzimas ! precursores metabólicos necesarios para
su propia replicación, por lo que, los obtienen de la célula hospedera que
infectan. %a replicación viral es un proceso que inclu!e varias síntesis
separadas ! el ensambla"e posterior de todos los componentes, para dar
origen a nuevas partículas infecciosas. %a replicación se inicia cuando
a. El virus en&ra en la célula ! las enzimas celulares eliminan la cubierta ! el
()* o (J* viral.
!. ()* o (J* viral se pone en contacto con los ribosomas, dirigiendo la
síntesis de proteínas.
. El ácido nucleico del virus se autoduplica ! se sintetizan las subunidades
proteicas que constitu!en la cápsida.
d. %os componentes se ensamblan dando lugar a nuevos virus. Una >nica
partícula viral puede originar una progenie de miles.
)eterminados virus se liberan destru!endo la célula infectada, ! otros sin
embargo salen de la célula sin destruirla por un proceso de eocitosis que
aprovecha las propias membranas celulares. En algunos casos las infecciones
son Tsilenciosas, es decir, los virus se replican en el interior de la célula sin
causar daño evidente.
%os virus que contienen (J* son sistemas replicativos >nicos, !a que el (J*
se autoduplica sin la intervención del ()*. En algunos casos, el (J* viral
funciona como (J* mensa"ero, ! se replica de forma indirecta utilizando el
sistema ribosomal ! los precursores metabólicos de la célula hospedera. En
otros, los virus llevan en la cubierta una enzima dependiente del (J* que
dirige el proceso de síntesis. 6tros virus de (J*, los retrovirus, pueden
producir una enzima que sintetiza ()* a partir de (J*. El ()* formado act>a
entonces como material genético viral.
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)urante la infección, los bacteriófagos ! los virus de animales difieren en su
interacción con la superficie de la célula huésped. Cor e"emplo, el bacteriófago
72, que infecta a la bacteria Escherichia coli , se fi"a primero a la célula !,
después, in!ecta su ()* dentro de ella ! luego ocurre los mismos eventos
básicos de la replicación viral.
Croceso de replicación de un bacteriófago
6. (ir)" @)e a)"an en;ermedade" -)mana"
Los virus causan muchas enfermedades humanas comunes, como resfriados,
gripes, diarreas, varicela, sarampión ! paperas. (lgunas enfermedades víricas,
como la rabia, la fiebre hemorrágica, la encefalitis, la poliomielitis, la fiebre
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amarilla o el síndrome de inmunodeficiencia adquirida &=4)(', son mortales. %a
rubéola ! el citomegalovirus pueden provocar anomalías graves o la muerte en
el feto.
=e estima que ha! entre 0.$$$ ! 0.1$$ tipos de virus, de los que
aproimadamente #1$ son patógenos para el hombre.
74C6 34JU= E*IEJE)()Adenovir)" Jesfriado com>nB)n+avir)" <antaan
%a -rosse=in *ombre
4nsuficiencia renalEncefalitis &infeccióncerebral'=índrome pulmonar
Caliivir)" *orBalM Kastroenteritis &diarrea,vómitos'Coronavir)" -orona Jesfriado com>n1ilovir)" 8bola
arburgIiebre hemorrágicaIiebre hemorrágica
1lavivir)" <epatitis - &no (, no +'Iiebre amarilla
<epatitis<epatitis, hemorragia
*e%adnavir)" <epatitis + &3<+' <epatitis, cáncer de hígado*er%e"vir)" -itomegalovirus
3irus Epstein;+arr &3E+'
<erpes simple tipo 0<erpes simple tipo #3irus herpes humano ?&3<<?'3aricela;zóster
)efectos de nacimientoononucleosis, cáncer
nasofaríngeo<erpes labial%esiones genitales=arcoma de Faposi3aricela, herpes zóster
Or&omi>ovir)" 4nfluenza tipos ( ! + KripePa%ovavir)" 3irus del papiloma humano
&3C<'3errugas, cáncer de cuellodel >tero
Piornavir)" -osacMievirusEchovirus<epatitis (
ColiovirusJinovirus
iocarditis &infección delm>sculo cardiaco'eningitis
<epatitis infecciosaColiomielitisJesfriado com>n
Parami>ovir)" =arampiónCaperasCarainfluenza
=arampiónCaperasJesfriado com>n, infeccionesdel oído
Parvovir)" +0 Eritema infeccioso, anemiacrónica
Po>vir)" 6rtopovirus 3iruela &erradicada'
Reovir)" Jotavirus )iarreaRe&rovir)" 3irus de la =índrome de
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inmunodeficiencia humana&34<'3irus de la leucemiahumana de las células 7&3%<7;0'
inmunodeficiencia adquirida&=4)('%eucemia de células 7 deladulto, linfoma,enfermedades neurológicas
R-a!dovir)" Jabia JabiaTo0avir)" Encefalomielitis equina del
esteJubéola
EncefalitisJubéola, defectos denacimiento
J. (ir)" @)e a)"an en;ermedade" a %lan&a"
D. PROTOHOARIOS
#. In&rod)i$n
=on organismos microscópicos unicelulares, su hábitat es mu! diverso, pero
frecuentemente se los encuentra en la tierra ! el agua. (lgunos de ellos
pueden vivir durante m)-o" ao" de forma inactiva protegidos por una
cubierta en forma de @)i"&e". (l ser humano pasan a través del agua,
alimentos, picaduras de insectos portadores ! mediante relaciones seuales.
Una de las enfermedades producida por protozoos, ! mu! etendida por todo el
mundo, es la malaria, transmitida por la picadura del mosquito Anopheles. %a
di"en&er7a ame!iana es transmitida por la ingesta de aguas contaminadas,
mientras que, la &riomonia"i" es una infección que se transmite por contagio
seual.
CAPITULO I(
1ISIOLOGÍA DE LOS MICROBIOS
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A. REUERIMIENTOS NUTRICIONALES
#. Re@)erimien&o" @)7mio"
El ob"etivo de un microorganismo es crecer ! dividirse/ para ello necesita
duplicar el material que posee. %as células utilizan elementos químicos que
provienen del medio ambiente para transformarlos en los constitu!entes
característicos que componen dicha célula. Estos compuestos químicos se
llaman nutrientes ! el proceso por el cual una célula transforma estos nutrientes
en sus componentes celulares se denomina anabolismo o biosíntesis. %a
biosíntesis es un proceso que requiere energía. Esta energía se obtiene del
medio ambiente. %as células pueden utilizar tres tipos distintos de fuentes de
energía luz, compuestos orgánicos o compuestos inorgánicos. (unque algunosorganismos obtienen su energía de la luz, la ma!or parte lo hacen a través de
compuestos químicos. -uando estos compuestos químicos se rompen
originando compuestos más simples se libera energía ! a este proceso se le
denomina catabolismo. El resultado colectivo de las reacciones anabólicas !
catabólicas es el metabolismo.
-uando los microorganismos se separan de su hábitat &donde adquieren los
nutrientes' ! se cultivan en laboratorios o industrias se deben usar medios de
cultivo que contengan los elementos químicos necesarios para su crecimiento.
%os nutrientes que requiere una célula para su crecimiento se pueden clasificar
en los siguientes grupos
a. acronutrientes carbono, hidrógeno, oígeno ! nitrógeno.
b. icronutrientes fósforo, potasio, azufre, magnesio.
c. 3itaminas ! hormonas o factores de -rec imiento.
d. Elementos traza o 4ones 4norgánicos &zinc, cobre, manganeso,
molibdeno, cobalto, etc.'.
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a. Maron)&rien&e"
#. Car!ono
7odos los organismos necesitan carbono en alguna de sus formas. El carbono
forma el esqueleto de los tres más importantes nutrientes &carbohidratos,
lípidos ! proteínas' que se utilizan para la obtención de energía así como
material celular. %os microorganismos que utilizan compuestos orgánicos como
fuente de carbono se llaman heterótrofos ! aquellos que utilizan el -6# como
fuente de carbono se llaman autótrofos.
Este elemento puede aportarse a los microorganismos en forma mu! diversa
dependiendo del tipo de metabolismo que posean. El carbono es utilizado por
los microorganismos para sintetizar los compuestos orgánicos requeridos para
las estructuras ! funciones de la célula.
%os microorganismos se pueden dividir en categorías nutricionales en base a
dos parámetros na&)raleza de la ;)en&e de ener07a + na&)raleza de la;)en&e %rini%al de ar!ono.
1o&o&ro;o"4 utilizan luz como fuente de energía.
)imio&ro;o"4 la fuente de energía es química.
A)&o&ro;o"4 utilizan como fuente de carbono al -6 # ! a partir del cual
sintetizan los esqueletos carbonados de los metabolitos orgánicos.
*e&ero&ro;o"4 utilizan compuestos orgánicos como fuente de - !
electrones.
-ombinándose estos dos parámetros se pueden establecer cuatro categorías
principales de organismos
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1o&oa)&o&ro;o"4 dependen de la luz como fuente de energía ! utilizan -6#
como principal fuente de carbono. 3egetales superiores, bacterias
fotosintéticas, algas eucarióticas, etc.
1o&o-e&ero&ro;o"4 utilizan luz como fuente de energía ! emplean
compuestos orgánicos como fuente de carbono. (lgunas bacterias
fotosintéticas ! algas eucarióticas.
)imioa)&o&ro;o"4 utilizan -6# como fuente de carbono ! emplean fuentes
de energía química proveniente generalmente de compuestos
inorgánicos reducidos &<#, =#;, *<@V, etc'.
)imio-e&ero&ro;o"4 utilizan compuestos orgánicos como fuente de
carbono ! energía. %os compuestos orgánicos también se comportan
como fuente de electrones. Este grupo está integrado por animales
superiores, hongos, protozoos ! la ma!oría de las bacterias.
/. *idr$0eno
El hidrógeno forma parte de muchos compuestos orgánicos. =e encuentran
en el <#6, como componentes de nutrientes ! en la atmósfera.
5. Ni&r$0eno
7odos los organismos requieren nitrógeno. El nitrógeno es metabolizado ! entra
a formar parte de las proteínas, ácidos nucleicos ! polímeros de la pared
celular. %as fuentes de nitrógeno que pueden ser utilizadas por diferentes
organismos inclu!en el *# atmosférico en algunos procariotas, otros utilizan
compuestos inorgánicos como nitratos, nitritos o sales de amonio, mientras que
otros requieren compuestos nitrogenados orgánicos como son los aminoácidos
o péptidos.
El nitrógeno es utilizado por las bacterias para formar aminoácidos, pirimidinas,
purinas, etc, ! puede provenir de fuentes diferentes.
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A"imilai$n de N*5 + "ale" de amonio4 el nitrógeno es transferido con
este estado de oidación a los aminoácidos por la vía de la
glutamatoNglutamina.
1iai$n de Ni&r$0eno4 el *# es reducido dentro de la célula a *<@V !
metabolizado.
Red)i$n a"imiladora de Ni&ra&o"4 los nitratos son reducidos dentro de
la célula por la vía de los nitritos a *<: ! metabolizado.
*idrolizado" %ro&eio"4 los microorganismos incapaces de asimilar el
nitrógeno de sales inorgánicas, lo obtienen a través de compuestos
orgánicos nitrogenados como los hidrolizados proteicos. Estos
compuestos proteicos son a su vez hidrolizados por enzimas
bacterianas, fuera de la célula, a aminoácidos, los que después son
metabolizados dentro de la célula.
6. O>70eno
)e acuerdo a los requerimientos de oígeno, las bacterias se pueden dividir en
1 grupos
Aero!io" o!li0ado"4 requieren oígeno para el crecimiento pues dependen
de este elemento para cubrir sus necesidades energéticas. El oígeno
es el aceptor final de electrones en la cadena respiratoria.
Anaero!io" o!li0ado"4 crecen en ausencia total de oígeno porque
necesitan un medio mu! reductor. Utilizan respiración anaerobia dondelos aceptores finales de electrones pueden ser generalmente =6@
#;,
fumarato#; o -6:#;.
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Anaero!io" ;a)l&a&ivo"4 pueden crecer en presencia o ausencia de
oígeno. Utilizan al oígeno como aceptor final de electrones en la
cadena respiratoria cuando está disponible, ! en ausencia de oígeno la
energía la obtienen por fermentación o respiración anaerobia
&generalmente el *6:; es un aceptor final de electrones en las
enterobacterias'.
Anaero!io" aero&oleran&e"4 pueden crecer en presencia o ausencia de
oígeno, pero la energía la obtienen por fermentación.
Miroaero;ilo"4 sólo pueden crecer con ba"as tensiones de oígeno porque
las altas tensiones son tóicas para este tipo de microrganismos &0 a
0#W de 6# en la fase gaseosa'. %a energía la obtienen por respiración
aeróbica, cuando no ha! aceptores electrónicos terminales alternativos,
o anaeróbica.
!. Miron)&rien&e"#. 1$";oro.
El fósforo es esencial para la síntesis de ácidos nucleicos ! (7C/ también forma
parte de los fosfolípidos ! polímeros de la pared celular. El fósforo se suministra
normalmente como fosfato inorgánico/ alternativamente se puede utilizar
fosfato orgánico como son los glicerofosfatos ! fosfolípidos.
/. Po&a"io
El ión potasio act>a como coenzima ! probablemente como catión en la
estructura de J*( ! otras estructuras aniónicas celulares.
5. Ma0ne"io
=e utiliza como cofactor de reacciones enzimáticas donde act>a el (7C.
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6. Az);re
El azufre es necesario para la biosíntesis de los aminoácidos cisteina, cistina !metionina. Iorma parte de coenzimas como biotina, coenzima ( ! ferredoina.
7iene un papel mu! importante en la estructura terciaria de las proteínas
&formación de puentes =;=' ! en el sitio catalítico de enzimas.
El azufre se suministra en forma inorgánica como sulfato u orgánica como
cistina, cisteina ! metionina. Cuede ingresar en la célula reducido &grupos
sulfhidrilos', como sulfato &debe ser reducido dentro de la célula para
metabolizarse' o como aminoácidos azufrados.
. 1a&ore" de Creimien&o
=on compuestos orgánicos que el microorganismo es incapaz de sintetizar a
partir de los nutrientes ! son fundamentales para la maquinaria metabólica de
la célula. =on vitaminas, aminoácidos, purinas, pirimidinas, etc.
%as vitaminas se clasifican en dos grupos, hidrosolubles ! liposolubles. )entrode éstas >ltimas la vitamina (, ) ! E no son necesarias para el crecimiento de
las bacterias. 7odas las vitaminas hidrosolubles, ecepto el ácido ascórbico,
son necesarias para el crecimiento de bacterias. %a ma!or parte de las
vitaminas hidrosolubles son componentes de coenzimas. En los medios
indefinidos se utiliza como fuente de vitaminas el etracto de levaduras.
En relación al requerimiento de factores de crecimiento los microorganismos se
pueden dividir en
Pro&$&ro;o"4 microorganismos que sintetizan sus propios factores de
crecimiento.
A)>$&ro;o"4 microorganismos que requieren una fuente eógena de
factores de crecimiento debido a que son incapaces de sintetizarlos.
d. Elemen&o" &raza &c.a. #1 mg N l' o Ione" Inor0'nio"
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=on esenciales para el crecimiento porque estabilizan los compuestos
biológicos como enzimas, ribosomas, membranas, etc. %os iones requeridos
para el crecimiento bacteriano son aportados en el medio a través de sales que
contienen FV, g#V, n#V, -a#V, *aV, C6@:;, Ie#V, Ie:V ! trazas de -u#V, -o#V !
Qn#V.
En general los requerimientos de elementos traza se conocen sólo
cualitativamente !a que es difícil demostrar su requerimiento debido a que las
cantidades necesarias se suelen encontrar a menudo como contaminantes en
otros constitu!entes del medio. =on necesarios para activar algunos enzimas/
por e"emplo, el o9V se necesita en la nitrogenasa que es el enzima que
cataliza la conversión del nitrógeno atmosférico en amoníaco en la fi"aciónbiológica de nitrógeno.
/. Re@)erimien&o" ;7"io"
a. Tem%era&)ra
7odos los microorganismos tienen una temperatura óptima de crecimiento. Esto
significa que a determinada temperatura la velocidad de duplicación &o la
velocidad de crecimiento poblacional' de los microorganismos es ma!or.
<a! que tener en cuenta que no todos los microorganismos crecen en el mismo
rango de temperaturas, por lo que se les ha clasificado de la siguiente manera
45
Cla"i;iai$n Ran0o O%&ima
Term$;ilo" #1 ; ?$ D- 1$ ; 9$ D-Me"$;ilo" 0$ ; @1 D- #$ ; @$ D-
P"ir$;ilo ;1 X :$ D- 0$;#$ D-
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%a temperatura afecta la estabilidad de las proteínas celulares porque induce
cambios en su conformación que alteran la actividad biológica de estos
compuestos, especialmente la de enzimas.
!. %*
%a ma!oría de los microorganismos crecen en p< cercanos a la neutralidad,
entre 1 ! , cosa que no eclu!e que eistan microorganismos que puedan
soportar p< etremos ! se desarrollen. =eg>n el rango de p< del medio en el
cual se desarrollan pueden clasificarse en
Cla"i;iai$n %* e>&erno %* in&erno
Aid$;ilo" 0.$ ; 1.$ 9.1
Ne)&r$;ilo" 1.1 ; ?.1 2.1
Alal$;ilo" .$ X 0$.$ .1
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%os microorganismos regulan su p< interno mediante un sistema de transporte
de protones que se encuentra en la membrana citoplasmática, que inclu!e una
bomba de protones (7C dependiente.
El rango de p< óptimo para el desarrollo de los microorganismo es estrecho
debido a que frente a un p< eterno mu! desfavorable se requiere un gran
consumo de energía para mantener el p< interno.
. A0)a
El agua es el solvente en donde ocurren las reacciones químicas ! enzimáticas
de la célula ! es indispensable para el desarrollo de los microorganismos.
La a&ividad de a0)a &aL' del medio representa la fracción molar de las
moléculas de agua totales que están disponibles, ! es igual a relai$n @)e
e>i"&e en&re la %re"i$n de va%or de la "ol)i$n re"%e&o a la del a0)a %)ra
%%o. El valor mínimo de aL en el cual las bacterias pueden crecer varía
ampliamente, pero el valor óptimo para muchas especies es ma!or a $..
(lgunas bacterias halófilas &bacterias que se desarrollan en altas
concentraciones de sal' crecen me"or con aL
Y $.?$.
3ariaciones en la actividad de agua puede afectar la tasa de crecimiento, la
composición celular ! la actividad metabólica de la bacteria, debido a que si no
disponen de suficiente cantidad de agua libre &no asociada a solutos, etc' en el
medio necesitaran realizar más traba"o para obtenerla ! disminuirá el
rendimiento del crecimiento.
d. Po&enial de O>ido=Red)i$n
El Cotencial de 6ido;Jeducción es una medida de la tendencia del medio a
donar o rei!ir ele&rone". Es crítico para el crecimiento de los
microorganismos ! generalmente está asociado con la presencia de oígeno
molecular disuelto en el medio el cual es mu! oidante. En medios que
contienen oígeno, en condiciones similares a las atmosféricas, el potencial
redo varía entre $,# ! $,@ 3oltios. %os anaerobios estrictos necesitan una
atmósfera sin oígeno pues deben crecer en medios reductores donde el
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potencial no sea ma!or a ;$,# 3oltios. =in embargo, potenciales redo positivos
creados por la presencia de otras sustancias químicas no afectan el
crecimiento de los anaerobios más estrictos, aunque muchos anaerobios
estrictos son inhibidos por potenciales ma!ores a ;$.0$$ m3.
B. TRANSPORTE DE NUTRIENTES EN LOS MICROORGANISMOS
%a membrana citoplásmica controla el paso de los nutrientes dentro de la
célula, así como hacia fuera de la célula. Eisten @ mecanismos que regulan el
transporte de nutrientes
#. Di;)"i$n %a"iva
%as moléculas de <#6 ! algunos nutrientes liposolubles pasan
libremente a través de la membrana hasta equilibrar concentraciones.
*o ha! consumo de energía.
/. Di;)"ion ;aili&ada
%os nutrientes se unen a una proteína transportadora para atravesar la
membrana pasando de ma!or a menor concentración. *o ha! consumo
de energía.
5. Tran"%or&e a&ivo
%a ma!or parte de los nutrientes son transportados mediante este
mecanismo. Este proceso permite concentrar altos niveles de nutrientes
necesarios para las actividades metabólicas dentro de la célula. <a!
consumo de energía. El (7C distorsiona el sitio de unión de la proteína
transportadora dificultando a la molécula salir de la célula.
6. Tran"%or&e %or &ran"loaion de 0r)%o
En este tipo la proteína transportadora es un enzima que añade un
grupo fosfato del ácido fosfoenolpir>vico al nutriente durante el
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transporte. Este nutriente alterado !a no es capaz de unirse a la proteína
transportadora por lo que se acumula dentro de la célula.
C. CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS
#. C)rva de reimien&o
Un cultivo de un microorganismo, como el de las bacterias es simple !
homogéneo, tiene un ciclo de crecimiento como el que se representa a
continuación, donde se puede distinguir las siguientes fases
-urva de crecimiento de una bacteria
a. 1a"e de La&enia4 Es la fase de adaptación al medio, eiste aumento de
la masa celular pero no ha! aumento en el n>mero de células.
!. 1a"e de Creimien&o E>%onenial4 Es la fase donde se produce unincremento eponencial del n>mero de microorganismos.
. 1a"e E"&aionaria4 Es la fase a la que se llega cuando se ha agotado la
fuente de energía.
d. 1a"e de M)er&e4 Es la fase que se caracteriza por una disminución
eponencial del n>mero de microorganismos.
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%a fase de latencia puede ser inducida por un rápido cambio en las condiciones
del cultivo. En un medio fresco, el largo de la fase de latencia va a depender
del tamaño del inóculo, de la edad del inóculo, ! de los cambios en la
composición ! concentración de los nutrientes que eperimenten las células.
En el caso de la edad del inóculo, éste va a influir en el tiempo de latencia en el
medio fresco debido a la acumulación de materiales tóicos ! a la falta de
nutrientes esenciales dentro de la célula durante el crecimiento anterior. En
general, inóculos vie"os alargan la fase de latencia.
-ambios en la composición ! concentración de nutrientes entre el cultivo del
inóculo ! el medio fresco pueden desencadenar el control ! la regulación de laactividad enzimática dentro de las células o la diferenciación morfológica, como
la formación de esporas. =i las células son transferidas de un medio simple a
un medio rico, se van a necesitar más tiempo ! nutrientes para incrementar la
concentración de enzimas necesarias para el metabolismo.
/. Medida del reimien&o
El crecimiento de una población bacteriana puede ser entendido desdediferentes perspectivas ! de acuerdo a éstas se puede llegar a determinar la
medida del crecimiento mediante diversas metodologías.
Cara algunos, el crecimiento es la capacidad para multiplicarse que tienen las
células individuales. Eisten dos formas para determinar el n>mero total de
microorganismos en una muestra
a. Jecuento microscópico de partículas
!. Jecuento electrónico de partículas
Cara otros, el crecimiento implica el aumento de los microorganismos capaces
de formar colonias debido a que sólo se tiene en cuenta el n>mero de
microorganismos viables ! se lo puede determinar mediante
a. Jecuento de colonias
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!. étodo del n>mero más probable
Cara los fisiólogos bacterianos, bioquímicos ! biólogos moleculares una medida
del crecimiento es el incremento de biomasa. Cara ellos, la síntesis
macromolecular ! un incremento en la capacidad para la síntesis de los
componentes celulares es una medida del crecimiento.
a. )eterminación de peso h>medo
!. )eterminación de peso seco
. )eterminación de nitrógeno total
d. )eterminación química de un ácido nucleico
Un >ltimo grupo entiende al crecimiento sobre la base de la influencia que
e"ercen los microorganismos en los cambios químicos de su entorno como
consecuencia del incremento de la biomasa.
e. Re)en&o" Dire&o"
#. Re)en&o miro"o%io4 Es una técnica com>n, rápida ! barata que utiliza
un equipamiento fácilmente disponible en un laboratorio de microbiología. Cara
estos recuentos se utilizan generalmente cámaras de recuentos.
%a ma!or dificultad del recuento en cámara es obtener veracidad en el llenado
de la cámara con líquido. 6tra dificultad es la adsorción de las células en las
superficies del vidrio, inclu!endo pipetas.
%as cámaras más utilizadas son las de *a,"le+ ! la de Pe&ro;;=*a)""er . %a
primera tiene la venta"a que puede ser utilizada con ob"etivos de inmersión,
aunque la ma!oría de los recuentos se realizan con ob"etivos secos. Una de las
ma!ores venta"as del recuento microscópico es brindar información adicional
sobre el tamaño ! la morfología de los ob"etos contados.
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-ámara de recuento de Cetroff;<ausser
Ti%o de )adro
Area
m/Q
(ol)men
mlQ
1a&or
#(ol)menQ
C)adrado &o&al 0.$$ 0$;# #.$$ 0$;1 1.$$ 0$@
C)adrado 0rande @.$$ 0$;@ ?.$$ 0$;2 0.#1 0$9
C)adrado %e@)eo #.1$ 0$;1 1.$$ 0$;? #.$$ 0$2
#Dil)i$n4 0 sobre la dilución utilizada para llenar la cámara de recuento.
N?mero de )adrado" on&ado"4 -antidad de cuadrados de la cámara
que se utilizaron para contar un el n>mero de bacterias.
(ol)men del )adrado4 3olumen de cada cuadrado de la cámara.)epende del tipo de cuadrado en donde se realizó el recuento. Cor
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e"emplo, cada cuadrado pequeño tiene un volumen de 1 0$;? ml &1$ Zm
1$ Zm #$ Zm Y 1 0$@ Zm: Y 1 0$;? ml'.
/. Re)en&o ele&ronio4 %os contadores electrónicos permiten realizar
recuentos de bacterias, levaduras no filamentosas ! protozoarios, pero no de
hongos ! microorganismos filamentosos o miceliares.
Estos instrumentos constan básicamente de dos compartimientos comunicados
a través de un pequeño conducto. En ambos compartimientos ha! electrodos
que miden la resistencia eléctrica del sistema, ! como el orificio del conducto es
mu! pequeño ! su resistencia es mu! alta, la resistencia eléctrica de cada
compartimiento es independiente. El principio de funcionamiento de estos
instrumentos es el que se eplica a continuación. Un volumen fi"o de una
suspensión bacteriana es forzada a pasar desde un compartimiento al otro a
través del pequeño conducto, en un mu! breve intervalo de tiempo. -uando un
microorganismo pasa al nuevo compartimiento, la resistencia de éste se
incrementa debido a que la conductividad de la célula es menor que la del
medio. Estos cambios en la resistencia son convertidos en pulsos o volta"e !
contados.
5. Medida de la Bioma"a
%a medida de la masa de los constitu!entes de la célula bacteriana es utilizada
frecuentemente como base para la medida de una actividad metabólica, o de
un constitu!ente metabólico o químico.
(lgunos de los métodos para cuantificar la biomasa son obvios ! confiables,
pero pueden volverse complicados si se busca la eactitud.
Pe"o -?medo4 =e obtiene a partir de una muestra en suspensión que es
pesada luego de la separación de las células por filtración o
centrifugación. Es una técnica >til para grandes vol>menes de muestra.
%a principal desventa"a es que el dilu!ente queda atrapado en el espacio
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intercelular ! contribu!e al peso total de la masa ! generalmente se
ubica entre el 1 ! :$W del peso.
Pe"o "eo4 El peso seco &contenido de sólidos' de las células bacterianas
que se encuentran en una suspensión se obtiene por el secado de un
volumen en un horno a 0$1D- hasta peso constante. Esta técnica es >til
para grandes vol>menes de muestra, debido a que diferencias del orden
de los miligramos representan el peso de un gran n>mero de bacterias.
De&erminai$n de aido" n)leio"4 Es una técnica que permite
determinar indirectamente la masa de una población bacteriana. =e
determina la cantidad eistente de un determinado ácido nucleico
&generalmente )*(' ! a partir de este dato se estima la masa de la
población.
De&erminaion de ni&r$0eno4 Es una técnica que permite determinar
indirectamente la masa de una población bacteriana. Eisten distintas
técnicas para determinar la cantidad de nitrógeno que contiene unamuestra en relación al compuesto que se quiera determinar. Cuede
analizarse el nitrógeno no proteico mediante el *6#;, *6:
;, *<@V, el
nitrógeno proteico mediante absorción en U3, Jeacción de +iuret,
Jeacción de %oBr!, o el nitrógeno total mediante la )igestión de
F"eldahl.
Inor%orai$n de %re)r"ore" radia&ivo"4 Es una técnica que permite
determinar indirectamente la masa de una población bacteriana. En esta
técnica se adiciona al medio un compuesto marcado radiactivamente
que puede ser incorporado a la célula, ! luego se determina la cantidad
de marca incorporada por toda la población.
Di"%er"i$n de la L)z
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-uando un haz de luz paralelo golpea una partícula en suspensión, parte de la
luz es refle"ada, parte es diseminada, parte es absorbida ! parte es transmitida.
%a ne;elome&r7a mide la luz dispersada por una solución de partículas. %a
&)r!idime&r7a mide la luz dispersada como un decrecimiento de la luz
transmitida a través de la solución. En relación a la longitud de onda ! al
tamaño de la partícula pueden eistir tres tipos de dispersión.
%os métodos de dispersión de la luz son las técnicas más utilizadas para
monitorear el crecimiento de los cultivos bacterianos. =on mu! >tiles pero
pueden llevar a resultados erróneos. Crincipalmente, dan información sobre el
peso seco &contenido macromolecular'.
(bsorbancia en función del Ceso =eco
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(bsorbancia en función del Ceso =eco
(bsorbancia en función del *>mero de icroorganismos 7otales
En estos gráficos se puede apreciar que suspensiones diluidas de dos
microorganismos diferentes con igual peso seco tienen la misma absorbancia,
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mientras que para el mismo n>mero de microorganismos totales la absorbancia
de cada suspensión es distinta.
Medio" de )l&ivo
%os medios de cultivo son una mezcla equilibrada de nutrientes que en
concentraciones adecuadas ! con condiciones físicas óptimas permiten un
buen crecimiento de los microorganismos. -ontienen una base mineral/ fuente
de carbono, nitrógeno ! azufre/ atmósfera adecuada ! los factores de
crecimiento necesarios.
Medio "in&e&io4 son los medios que contienen una composición química
de;inida cuali ! cuantitativamente. =e utilizan para el estudio de
requerimientos nutricionales ! para obtener resultados reproducibles.
Medio m7nimo4 son los medios que presentan la m7nima an&idad de
nutrientes capaz de permitir el desarrollo de los microorganismos.
Medio om%leo4 medios que contienen nutrientes de composición química
variable o no e"&a!leida. =on mezclas comple"as ! poco definidas de
sustancias. =e forman a partir de etractos animales, vegetales, etc.
=e utilizan cuando se necesita obtener una amplia gama de
microorganismos.
Medio enri@)eido4 medio que tiene un gran eceso de nutrientes ! se
utiliza para microorganismos que tienen grandes eigencias
nutricionales.
*o pueden ser selectivos. (gar chocolate, agar cerebro;corazón, etc.
Medio "ele&ivo4 medio que sólo permite el crecimiento de un grupo de
microorganismos e inhibe el de otros. Cermite seleccionar ! aislar
microorganismos a partir de poblaciones mitas (gar salado;manitol o
-hapman &permite el crecimiento de ciertos Staphilococcus'.
Medio di;erenial4 medio que permite revelar características fisiológicas de
los microorganismos. %evine &permite visualizar la fermentación de
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lactosa por vira"e de un indicador ácido;base', (gar sangre &permite
visualizar la síntesis de hemolisinas'.
Enri@)eimien&o4 Es una técnica que permite el desarrollo de un grupo de
microorganismos a partir de una muestra que contiene una gran variedad de
microorganismos. =e utiliza un medio selectivo líquido para favorecer la
competencia entre los organismos ! se incuba ba"o determinadas condiciones.
(quellos microorganismos para los que el ambiente sea más favorable
crecerán más que los otros ! finalmente serán predominantes.
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