Libro Microbiologia 2014

MICROBIOLOGIA AGROINDUSTRIAL Alejandro Coloma P.

PARTE 1

i

TABLA DE CONTENIDOS CAPITULO 1. GENERALIDADES Y HISTÓTICO DE LA MICROBIOLOGIA

DESARROLLO 1

1.1.

Generalidades

1

1.2. 1.2.1.

Desarrollo histórico de la microbiología Primeras observaciones de los microorganismos (Leeuwenhoek y sus microscopios) Origen de los microorganismos (Teoría de la generación espontánea) La fermentación como proceso biológico (Pasteur y el vino francés). Descubrimiento de la función de los microorganismos como causantes de enfermedades (Koch y la bacteria del carbunco) Desarrollo en la prevención de enfermedades (Lister y el fenol; Pasteur y las gallinas; Fleming y el hongo contaminante) Microbiología y genética (Neumococos, doble hélice e ingeniería genética)

2

1.2.2. 1.2.3. 1.2.4. 1.2.5. 1.2.6.

2 2 4 5 6 9

CAPITULO 2. OBSERVACION DE LOS MICROORGANISMOS: EL MICROSCOPIO, PREPARACION Y EXAMEN DE MUESTRAS

12

2.1. 2.1.1. 2.1.2.

El microscopio Microscopio óptico Microscopio electrónico

12 12 13

2.2.

Microscopia óptica

14

2.3. 2.3.1.

Observación de los microorganismos Técnicas de tinción

15 15

2.4.

Tinción de Gram

16

CAPITULO 3. LA CELULA ESTRUCTURA Y FUNCION

PROCARIOTICA: 19

3.1.

Bacterias

19

3.2.

Morfologia de las bacterias

19

3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.3.4. 3.3.5.

Ultraestructura de las bacterias Glicocalix Pared celular Membrana citoplasmática Area citoplásmica Area nuclear

20 21 21 23 24 24

ii

3.3.6. 3.3.7. 3.3.8.

Flagelos Fimbrias o pili Endoesporas bacterianas

25 25 26

3.4.

Reproducción de las bacterias

26

3.5. 3.5.1. 3.5.2.

Clasificación de las bacterias Reacción Gram Clasificación de Bacterias por Familia

27 27 27

CAPITULO 4. LA CELULA ESTRUCTURA Y FUNCION

EUCARIOTICA: 45

4.1.

Cilios y flagelos

45

4.2.

Pared celular

45

4.3.

Membrana citoplásmica

45

4.4.

Orgánulos celulares

46

CAPITULO 5. MOHOS Y LEVADURAS

50

5.1. 5.1.1. 5.1.2.

Hongos Mohos Clasificación de mohos

50 50 51

5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3.

Levaduras Estructura Reproducción de las levaduras Clasificación

55 55 55 56

CAPITULO 6. NUTRICION MICROBIANA

60

6.1.

Nutrición de los microorganismos

60

6.2. 6.2.1. 6.2.2. 6.2.3. 6.2.4.

Nutrientes Macronutrientes Micronutrientes (c.a. 0,2 g / l) Vitaminas y hormonas Elementos traza (c.a. 25 mg / l)

60 60 61 61 62

6.3.

Permeabilidad y transporte

62

CAPITULO 7. CULTIVO DE LOS MICROORGANISMOS: MEDIOS DE CULTIVO

65

7.1.

65

Diseño de los medios de cultivo

iii

7.2. 7.2.1. 7.2.2.

Tipos de medios de cultivo Estado: Composición:

67 67 67

7.3.

Aislamiento de microorganismos en cultivo puro

68

CAPITULO 8. CRECIMIENTO MICROBIANO

72

8.1.

Tiempo de generación

72

8.2.

Cálculo del tiempo de generación

72

8.3.

Curva de crecimiento

74

8.4.

Crecimiento sincrónico

74

8.5.

Cultivo contínuo

75

8.6.

Determinación del crecimiento microbiano

75

8.7. 8.7.1. 8.7.2. 8.7.3. 8.7.4.

Efecto de los factores ambientales sobre el crecimiento Temperatura pH Agua Oxígeno

76 76 76 76 77

CAPITULO 9. CONTROL DE LAS POBLACIONES MICROBIANAS: ESTERILIZACION Y DESINFECCIÓN

82

9.1.

Definiciones y conceptos

82

9.2.

Muerte de las poblaciones microbianas y curvas de supervivencia

83

9.3.

Condiciones que influyen en la accion antimicrobiana

83

9.4. 9.4.1. 9.4.2. 9.4.3. 9.4.4. 9.4.5.

Agentes esterilizantes físicos Altas temperaturas Bajas temperaturas Radiaciones Filtración Desecación

84 84 85 85 86 86

9.5. 9.5.1. 9.5.2. 9.5.3.

Agentes esterilizantes químicos Desinfectantes y antisépticos Inorgánicos Orgánicos

87 87 87 89

9.6. Evaluación de la actividad antimicrobiana de los desinfectantes y antisépticos

iv

89

CAPITULO 10. METABOLISMO MICROBIANO

93

10.1.

93

Concepto de metabolismo

10.2. Clasificación de los organismos según su fuente de carbono y energía 93 10.3. La energía y el poder reductor en el metabolismo microbiano: papel del ATP y de los piridin nucleótidos.

94

10.4.

95

Mecanísmos de obtención de ATP

CAPITULO 11. MICROORGANISMOS HETEROTROFOS

100

11.1. Mecanismos de obtención de energía por microorganismos quimioheterotrofos 11.1.1. Fermentación 11.1.2. Respiración aeróbica (Rutas de utilización del piruvato por aerobios)

100 100 101

CAPITULO 12. MICROORGANISMOS AUTOTROFOS

106

12.1. Mecanismos de obtención de energía por microorganismos autotrofos 12.1.1. Síntesis de metabolitos precursores: Ciclo de Calvin-Benson 12.1.2. Síntesis de ATP y piridín nucleótidos reducidos

106 106 106

CAPITULO 13. BIOSÍNTESIS

111

13.1. 13.1.1. 13.1.2. 13.1.3.

111 111 113 114

Biosíntesis Sustancias nitrogenadas Carbohidratos Lípidos

CAPITULO 14. ECOLOGIA MICROBIANA

116

14.1.

Microbiologia del suelo

116

14.2.

Microbiología del aire

116

14.3.

Microbiología del agua

117

14.4.

Agua de consumo humano

117

14.5.

Microbiología de los alimentos

118

CAPITULO 15. CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS VIRUS (I)

v

120

15.1.

Estructura

120

15.2.

Clasificación y nomenclatura de los virus

120

15.3. 15.3.1. 15.3.2. 15.3.3.

Características generales de los virus (ii) Replicación de los virus animales Replicación de virus DNA (Herpes simplex virus) Replicación de virus RNA

121 121 122 122

15.4. 15.4.1. 15.4.2. 15.4.3.

Estudio de los virus adn Viruela Varicela Hepatitis B

124 124 124 125

15.5. Estudio de los virus ARN 15.5.1. SIDA

125 125

15.6. Agentes infecciosos no convencionales 15.6.1. Viroides 15.6.2. Priones

127 127 127

15.7.

128

Virus oncogenicos: mecanismos moleculares de oncogenesis viral

CAPITULO 16. TOXIINFECCIONES ALIMENTARIAS Y OTRAS AFECCIONES TRANSMITIDAS POR ALIMENTOS

136

16.1.

136

Introducción

16.2. Generalidades sobre la etiología y epidemiología de las enfermedades transmitidas por alimentos

136

16.3. Los microorganismos como agentes patógenos transmitidos por alimentos

137

16.4. Origen de los microorganismos patogenos presentes en los alimentos:

138

vi

INDICE DE TABLAS Tabla 3.1. Principales géneros bacterianos de los alimentos ......................... 28 Tabla 5.1. Principales géneros de mohos de los alimentos .............................. 52 Tabla 5.2. Principales géneros de levaduras en los alimentos ......................... 56

vii

Capitulo 1. GENERALIDADES Y DESARROLLO HISTÓTICO DE LA MICROBIOLOGIA 1.1.

Generalidades

Microbiología, el estudio de los organismos microscópicos, deriva de 3 palabras griegas: mikros (pequeño), bios (vida) y logos (ciencia) que conjuntamente significan el estudio de la vida microscópica. Para mucha gente la palabra microorganismo le trae a la mente un grupo de pequeñas criaturas que no se encuadran en ninguna de las categorías de la pregunta clásica: ¿ es animal, vegetal o mineral ? Los microorganismos son diminutos seres vivos que individualmente son demasiado pequeños como para verlos a simple vista. En este grupo se incluyen las bacterias, hongos (levaduras y hongos filamentosos), virus, protozoos y algas microscópicas. Normalmente tendemos a asociar estos pequeños organismos con infecciones, enfermedades como el SIDA, o deterioro de alimentos. Sin embargo, la mayoría de los microorganismos contribuyen de una forma crucial en el bienestar de la Tierra ayudando a mantener el equilibrio de los organismos vivos y productos químicos en nuestro medio ambiente: Los microorganismos de agua dulce y salada son la base de la cadena alimentaria en océanos, lagos y ríos; los microorganismos del suelo destruyen los productos de desecho e incorporan el gas nitrógeno del aire en compuestos orgánicos, así como reciclan los productos químicos en el suelo, agua y aire; ciertas bacterias y algas juegan un papel importante en la fotosíntesis, que es unproceso que genera nutrientes y oxígeno a partir de luz solar y CO2 siendo un proceso crítico para el mantenimiento de la vida sobre la Tierra; los hombres y algunos animales dependen de las bacterias que habitan en sus intestinos para realizar la digestión y síntesis de algunas vitaminas como son la K y algunas del complejo B. Los microorganismos también tienen aplicaciones industriales ya que se utilizan en la síntesis de productos químicos como son acetona, ácidos orgánicos, enzimas, alcohol y muchos medicamentos. El proceso de producción de acetona y butanol por bacterias fue descubierto en 1914 por Chaim Weizmann, un polaco que trabajaba en Inglaterra para Winston Churchill. Cuando estalló la primera guerra mundial en agosto de ese año, la producción de acetona era esencial en el proceso de fabricación de las municiones, por lo que el descubrimiento de Weizmann jugó un papel determinante en el desarrollo de la guerra. Después de la guerra, rehusó todos los honores que le propuso el gobierno británico. Sin embargo, utilizó su influencia para que el gobierno británico ayudara a establecer el estado judío en

1

Palestina. En 1949, Weizmann fue elegido el primer presidente de Israel. La industria alimentaria también usa microorganismos en la producción de vinagre, bebidas alcohólicas, aceitunas, mantequilla, queso, yogurt y pan. Además, las bacterias y otros microorganismos ahora pueden ser manipulados para producir sustancias que ellos normalmente no sintetizan. A través de esta técnica, llamada ingeniería genética, las bacterias pueden producir importantes sustancias terapéuticas como insulina, hormona de crecimiento humana e interferón. Actualmente sabemos que los microorganismos se encuentran en todas partes; pero hace poco, antes de la invención del microscopio, los microorganismos eran desconocidos para los científicos. Miles de personas morían en las epidemias cuyas causas no se conocían. El deterioro de los alimentos no se podía controlar siempre y muchas familias enteras morían debido a que no existían vacunas y antibióticos disponibles para combatir las infecciones. Nosotros podemos hacernos una idea de como se han desarrollado nuestros actuales conceptos de microbiología repasando los acontecimientos históricos que han cambiado nuestras vidas. 1.2.

Desarrollo histórico de la microbiología

Aunque los microorganismos se originaron hace aproximadamente 4.000 millones de años, la microbiología es relativamente una ciencia joven. Los primeros microorganismos se observaron hace 300 años y sin embargo pasaron unos 200 años hasta que se reconoció su importancia 1.2.1.

Primeras observaciones de los microorganismos (Leeuwenhoek y sus microscopios)

La existencia de los microorganismos no se conoció hasta la invención del microscopio. La primera persona en describir los microorganismos en detalle fue el holandés Antony van Leeuwenhoek en 1684, a los cuales denominó animáculos. Leeuwenhoek examinó el agua de lluvia, de mar, de río, saliva y otras materias. Sin embargo, estas observaciones no condujeron a ninguna investigación acerca de las posibles actividades de los microorganismos, ni como agentes de fermentaciones ni de enfermedades infecciosas ya que el desarrollo de la química y de la medicina era demasiado primitivo. 1.2.2. Origen de los microorganismos (Teoría de la generación espontánea)

Una vez descubiertos los microorganismos por Leeuwenhoek se empezó a especular sobre el origen de estos animáculos. Se formaron dos escuelas. Una de ellas admitía la existencia de estas estructuras pero apoyaban la teoría que 2

provenían de la descomposición de los tejidos de las plantas o animales (eran el resultados de la descomposición y no la causa). Los que apoyaban esta teoría creían que la vida se generaba a partir de matería no viva, proceso que se denominó abiogénesis. Básicamente era el concepto de la generación espontánea. Del otro lado estaba la teoría de la biogénesis. Los animáculos se originaban, como ocurre en formas de vida superiores, a partir de animáculos padres. Hasta que se rechazó la idea de la generación espontánea se tuvieron que realizar muchos experimentos que parecen simples hoy en día, pero que en aquellos momentos llevó más de 100 años resolver dicha controversia. La idea de la generación espontánea se remonta a la cultura griega, los cuales creían que las ranas y gusanos crecían espontáneamente a partir del lodo. Incluso existían recetas: llenando una tinaja con trapos y colocándola en un sitio apartado durante semanas al final crecían ratones a partir de los trapos. En el siglo XVII el italiano Francesco Redi demostró en 1668 que los gusanos encontrados en la carne podrida eran las larvas que provenían de los huevos que previamente habían depositado en la carne las moscas y no el producto de la generación espontánea. Sin embargo una cosa eran los huevos de moscas y otra los microorganismos que sólo se podían ver con la ayuda del microscopio. En 1745 John Needham hirvió trozos de carne para destruir los organismos preexistentes y los colocó en un recipiente abierto. Al cabo de un tiempo observó colonias de microorganismos sobre la superficie y concluyó que se generaban espontáneamente a partir de la carne. En 1769, Lazzaro Spallanzani repitió el experimento pero tapando los recipientes, no apareciendo las colonias, lo que contradecía la teoría de la generación espontánea. Pero Needham argumentó que el aire era esencial para la vida incluída la generación espontánea de microorganismos y este aire había sido excluido en los experimentos de Spallanzani. Unos 100 años después, en 1836 Franz Schulze pasó el aire a través de unas soluciones ácidas fuertes hacia el interior de un recipiente con carne hervida. Al año siguiente Theodor Schwann pasó el aire a través de tubos calientes. Los microorganismos no aparecían en ningún caso ya que los microorganismos presentes en el aire habían sido aniquilados. Sin embargo, los que apoyaban la generación espontánea comentaban que el ácido y el calor alteraban el aire de tal manera que impedía la generación espontánea de los microorganismos. Sin embargo fue Louis Pasteur el que zanjó definitivamente la controversia en 1864 al utilizar matraces con un tubo largo y curvado llamados "cuello de cisne". El aire pasaba libremente a través del cuello, pero los microorganismos no aparecían en la solución ya que las partículas de polvo y microorganismos sedimentaban en el recodo del cuello. Estos experimentos de Pasteur promovieron el reconocimiento de la biogénesis. Posteriormente Pasteur empezó a estudiar el papel de los microorganismos en la producción de vino y como causa de enfermedades.

3

1.2.3. La fermentación como proceso biológico (Pasteur y el vino francés). Sin duda desde la Prehistoria los hombres utilizan con provecho las fermentaciones. El pan fermentado se conoce desde hace varios miles de años. Los jeroglíficos egipcios, así como representaciones gráficas en todo el Próximo Oriente atestiguan que el hombre recurría a la fermentación para fabricar bebidas alcohólicas ya varios milenios antes de Jesucristo. Al preparar el pan, vino, cerveza o sake, los egipcios, sumerios y todas las personas hasta mediados del Siglo XIX, empleaban sin saberlo, y de una manera empírica, una familia de agentes biológicos muy originales: las levaduras. Son ellas las que realizan la fermentación alcohólica. El papel de las levaduras como agentes fermentadores no fue reconocido hasta 1856 por Luis Pasteur. Las teorías científicas de esa época reconocían la presencia de levaduras en la fermentación alcohólica, pero estas levaduras eran consideradas como compuestos químicos complejos, sin vida. Esta era la teoría mecanística liderada por los químicos alemanes von Liebig y Wöhler. Luis Pasteur, químico francés, propuso la teoría vitalística y demostró que las células viables de levaduras causan fermentación en condiciones anaeróbicas; durante dicha fermentación el azúcar presente en el mosto es convertido principalmente en etanol y CO2. Sus ilustraciones claramente muestran auténticas levaduras vínicas y en sus escritos él las diferenciaba claramente de otros componentes. En el verano de 1856 M. Bigo, un fabricante de alcohol en la ciudad de Lille, en el norte de Francia, sufría repetidos fracasos en las fermentaciones de sus productos. En este proceso intervenía la fermentación de la caña de azúcar para producir alcohol etílico, pero una y otra vez el contenido de las tinajas se agriaba y al final en lugar de alcohol, se obtenía una sustancia que despedía un olor parecido a la leche agria. Sucedió que el hijo de M. Bigo estudiaba en la Facultad de Ciencias cuyo decano era Pasteur. M. Bigo, a través de su hijo, preguntó a Pasteur si estaría dispuesto a investigar los fracasos que estaban ocurriendo con sus fermentaciones, a lo que Pasteur accedió iniciando el estudio en los laboratorios de la Facultad. En primer lugar sometió a análisis químico el contenido estropeado de las tinas llegando a la conclusión de que contenían una considerable cantidad de ácido láctico en lugar de etanol. El siguiente paso fue el examen de los sedimentos de las tinas en las que la fermentación había sido satisfactoria y el de aquellas que habían fallado. La comparación de los dos sedimentos reveló una clara diferencia: en los sedimentos procedentes de las tinas que habían producido alcohol había levaduras; en los procedentes de las tinas productoras de ácido láctico se veían "glóbulos mucho más pequeños que los de la levadura" con lo que ya disponía de pruebas de que los productos de estas dos fermentaciones estaban específicamente asociados con el crecimiento de dos microorganismos morfológicamente distinguibles. Tomó muestras de los sedimentos de los dos 4

tipos de fermentaciones y los inoculó en tubos que contenían azúcar como fuente de carbono; en el caso de los "glóbulos mucho más pequeños que los de la levadura" pudo reproducir la fermentación láctica y observar los diminutos glóbulos en el sedimento que aparecía en los tubos. La adición del sedimento de las tinas en las que se había producido alcohol, dió una típica fermentación alcohólica apareciendo en el fondo de los tubos glóbulos de levaduras. En 1866, Pasteur publicó la obra titulada "Estudios sobre el vino, sus enfermedades, causas que las provocan. Nuevos procedimientos para la conservación y envejecimiento". Entre las mejoras aconsejadas había un método para aumentar la calidad de la conservación de los vinos consistente en calentarlos a una temperatura de 68° C durante 10 minutos y después enfriarlos rápidamente. Esta técnica ha venido a ser conocida como pasteurización y es ahora ampliamente utilizada en el tratamiento de la leche. 1.2.4. Descubrimiento de la función de los microorganismos como causantes de enfermedades (Koch y la bacteria del carbunco)

Ya en 1546 Girolano Fracastoro había sugerido que las enfermedades podían deberse a organismos tan pequeños que no podían verse y que eran transmitidos de una persona a otra. Sin embargo, el descubrimiento de que las bacterias pueden actuar como agentes específicos de las enfermedades infecciosas en los animales fue realizado a través del estudio del carbunco, infección grave de los animales domésticos que es transmisible al hombre. La demostración concluyente de la causa bacteriana o etiología del carbunco la proporcionó en 1876 Robert Koch, un médico rural alemán. Kosch empezó a estudiar el mundo microbiano después de que su mujer le regalara por su 28 cumpleaños un microscopio. Seis años después Koch anunció al mundo que había encontrado la bacteria del carbunco (Bacillus anthracis). Posteriormente él y sus colaboradores descubrieron las bacterias que causan la tuberculosis y el cólera. Esta serie de experimentos se ajustaban a los criterios necesarios para poder establecer la relación causal entre un organismo específico y una enfermedad específica. Estos criterios se conocen como los postulados de Koch: a. El microorganismo debe estar presente en todos los casos de la enfermedad. b. El microorganismo debe ser aislado del hospedador enfermo y obtenerse en cultivo puro en el laboratorio. c. La enfermedad específica debe reproducirse cuando un cultivo puro del microorganismo se inocula a un hospedador susceptible sano. d. El microorganismo debe ser recuperable de nuevo a partir del hospedador inyectado experimentalmente. El descubrimiento posterior de los virus (Dimitri Ivanovski en 1892; el virus 5

del mosaico del tabaco pasaba los filtros que retenían a las bacterias), agentes que no crecen en medios artificiales en el laboratorio como lo hacen las bacterias, han permitido realizar algunas modificaciones en los postulados de Koch. Este trabajo sobre el carbunco condujo rápidamente a la edad de oro de la bacteriología. En 25 años la mayoría de los agentes bacterianos de las principales enfermedades humanas habían sido descubiertos y descritos. 1.2.5.

Desarrollo en la prevención de enfermedades (Lister y el fenol; Pasteur y las gallinas; Fleming y el hongo contaminante)

Actualmente es difícil comprender la magnitud de la miseria y devastación causada por los microorganismos antes de 1950. En Europa, durante el período de 1347-1350 ocurrió una epidemia de peste bubónica, conocida como la "muerte negra" y causada por una bacteria (Yersinia pestis). A causa de esta enfermedad en Francia murieron de un tercio a la mitad de la población y se estimó que en toda Europa murieron 25 millones de personas. Con el conocimiento de que los microorganismos causaban enfermedades, los científicos se dedicaron a investigar la prevención y el tratamiento. Los hospitales adoptaron la antisepsia, la cual previene la diseminación de las enfermedades infecciosas mediante la inhibición o destrucción de los agentes causantes. También se descubrió la inmunización, un proceso que estimula las defensas del cuerpo frente a la infección. Se empezó a aplicar la quimioterapia, tratamiento de las enfermedades con una sustancia química, a medida que los investigadores encontrabanmedicamentos más efectivos. También influyó la sanidad pública, sobre todo la higiene relacionada con los alimentos y aguas. Antisepsia: Hacia 1860 un cirujano inglés llamado Joseph Lister investigaba la forma de eliminar los microorganismos de las incisiones realizadas en las operaciones quirúrgicas. Por esa época, las muertes por infección después de una operación quirúrgica eran muy frecuentes. El propio Lister tenía anotado en su cuaderno de notas que el 45% de sus pacientes morían a causa de las infecciones quirúrgicas. Para evitarlo utilizó una solución diluída de fenol (que ya se sabía que mataba a las bacterias) para lavar las ropas de los cirujanos y todo el marterial quirúrgico, así como en spray en el quirófano durante la operación. Estos experimentos fueron el origen de la técnica aséptica. Inmunización: En 1880 Pasteur utilizó las técnicas de Koch para aislar y cultivar la bacteria que causa el cólera en gallinas. Para probar su descubrimiento convocó una demostración pública del experimento que había sido un éxito repetidas veces en el laboratorio. Inyectó un cultivo puro de la bacteria del cólera en gallinas sanas y esperó a que desarrollaran los síntomas y murieran. Per para su desgracia, las gallinas siguieron vivas. Revisando el 6

experimento fallido descubrió que había utilizado cultivos viejos en lugar de cultivos frescos preparados especialmente para la demostración. Algunas semanas más tarde repitió el experimento usando dos grupos de gallinas: uno con gallinas inoculadas en el experimento anterior con el cultivo viejo y otro con gallinas nunca inoculadas. Ahora inyectó en ambos grupos cultivos frescos. En este experimento las gallinas del segundo grupo murieron, pero las del primero permanecían vivas. Estos resultados intrigantes pronto encontraron una explicación para Pasteur. El había descubierto que la bacteria, si se dejaba crecer durante largo tiempo, podía volverse avirulenta. Pero esta bacteria avirulenta estimulaba algo en el hospedador, en este caso las gallinas, que resistían infecciones posteriores haciéndoles inmunes a esa enfermedad. Pasteur aplicó este principio de inmunización en la prevención del carbunco en animales y funcionó. A estos cultivos avirulentos los llamó vacunas (del latín vacca). Usando este término Pasteur reconoció el trabajo de Edward Jenner que en 1798 vacunó con éxito a un niño (James Phipps) de viruela, vacuna que obtuvo de las pústulas de una vaca con viruela. El reconocimiento internacional de Pasteur le supuso un nuevo reto ya que le encargaron que encontrara una vacuna contra la rabia. En aquel momento no se conocía el agente causante de la rabia pero Pasteur creía que era un microorganismo. Hoy sabemos que es un virus. Finalmente obtuvo una vacuna frente a la rabia que funcionaba en perros, lo cual es diferente a humanos. En Julio de 1885, un niño llamado Joseph Meister fué mordido por un lobo rabioso, la familia del niño persuadió a Pasteur para que utilizara la vacuna en el niño (la enfermedad era mortal) que resultó un éxito. Posteriormente esta vacuna salvó a un grupo de campesinos rusos que habían sido mordidos por otro lobo rabioso. Como agradecimiento, el zar de Rusia envió a Pasteur 100.000 francos que utilizó para construir el Instituto Pasteur de París. Quimioterapia: El tratamiento de las enfermedades mediante compuestos químicos no es nuevo. En 1495 ya se utilizaban sales de mercurio para tratar la sífilis, aunque este tratamiento hizo bueno el axioma: Graviora quaedum sunt remedia periculus, es decir "Es peor el remedio que la enfermedad" ya que determinados tratamientos, como es el caso del mercurio, son tóxicos para las células animales y humanas. Para que un agente quimioterápico sea efectivo en el tratamiento de una enfermedad infecciosa no sólo debe de matar o inhibir al microorganismo causante de la infección sino que además debe ser relativamente inocuo para las células humanas al exhibir toxicidad selectiva. El primer gran descubrimiento en este sentido fue hecho por Paul Ehrlich a principios del siglo XX. Este médico alemán creía que era posible obtener un compuesto químico que pudiera curar específicamente la sífilis sin dañar al paciente. El conocía que el arsénico inhibía al microorganismo causante de la sífilis (Treponema pallidum) pero que también era tóxico para las células 7

humanas. Ehrlich trabajó en la idea de que el arsénico podía incorporarse dentro de compuestos orgánicos de tal manera que perdiera su toxicidad para las células humanas manteniendo sus propiedades antimicrobianas. Después de ensayar 605 sustancias con estas características encontró un compuesto, el 606, que cumplía estos requisitos. A esta sustancia la llamó Salvarsan y fue el primer compuesto químico sintetizado en laboratorio que podía curar una enfermedad sin ser tóxico para el paciente. Gracias a este descubrimiento le concedieron el premio Nobel en 1908. Hoy en día ya no se utiliza salvarsan para tratar la sífilis ya que ha sido reemplazado por un producto mucho más efectivo, el antibiótico penicilina. Hasta 1935 no se realizó ningún nuevo avance en quimioterapia. En ese año Gerhard Domagk trabajando en la Bayer realizó un descubrimiento importante. Después de llevar a cabo experimentos con más de 1000 colorantes sintéticos para comprobar si alguno de ellos podía curar las infecciones causadas por estreptococos en ratones sin dañar a los animales, descubrió que un colorante rojo llamado Prontosil era efectivo. Este descubrimiento le valió el premio Nobel en 1939. Curiosamente, este colorante no era capaz de inhibir el crecimiento de las bacterias crecidas en laboratorio; sólamente era efectivo cuando las bacterias crecían dentro del cuerpo del animal. Esta aparente contradicción fue resuelta en el mismo año por un químico francés Jacques Tréfouël al observar que el prontosil era transformado en el cuerpo en un compuesto incoloro diferente que sí tenía actividad específica frente a bacterias. Esta nueva sustancia era la sulfonamida. En un corto período de tiempo se determinó su estructura siendo posible sintetizarla en gran escala y desarrollar nuevos compuestos que se denominaron sulfamidas que aún hoy en día se siguen utilizando. El salvarsan y las sulfamidas son ejemplos de agentes quimioterapéuticos sintéticos obtenidos mediante síntesis química en un laboratorio. Sin embargo, existe una segunda categoría: agentes quimioterapéuticos naturales, llamados antibióticos. Un antibiótico es una sustancia producida por un microorganismo que es inhibitoria para otros microorganismos en muy pequeña cantidad. En 1928 el microbiólogo inglés Alexander Fleming observó que en una placa de agar inoculada con Staphylococcus aureus que estaba contaminada con el hongo Penicillium notatum, las colonias de Staphylococcus eran destruídas por alguna actividad de las colonias del hongo. A partir de este hongo realizó la extracción de un compuesto que era el responsable del efecto inhibitorio al que llamó Penicilina. Si bien Fleming reconoció el enorme potencial terapéutico de la penicilina, encontró serios problemas para aislarla y purificarla. El primer ensayo clínico con una preparación cruda de penicilina se llevó a cabo el 12 de Febrero de 1941. El paciente era un policía de Oxford que se estaba muriendo por una infección con Staphylococcus (septicemia). Al administrarle penicilina se observó un mejoramiento espectacular, pero 5 días después, cuando se les 8

acabó la penicilina, la infección volvió a emerger y el paciente murió. Este ensayo clínico falló debido a que no se podía obtener una producción a gran escala de penicilina. En este punto (1940-1941) los británicos estaban inmersos en la II guerra mundial. Los americanos se interesaron por la penicilina y la fundación Rockefeller invitó al inglés Florey para que investigara la producción a gran escala de la penicilina junto con universidades e industrias farmacéuticas americanas. Esta cooperación hizo posible que un año después estuvieran disponibles grandes cantidades de penicilina. Muy pocos descubrimientos científicos han tenido tanto efecto en el campo de la medicina como el descubrimiento de los antibióticos. 1.2.6. Microbiología y genética (Neumococos, doble hélice e ingeniería genética) Antes de 1940 el conocimiento del fenómeno genético provenía de las investigaciones sobre plantas y animales, pero no se sabía si estos resultados se podían aplicar a los microorganismos. En 1944 Oswald Avery, Colin MacLeod y MacLyn McCarty descubrieron el papel del DNA en la genética bacteriana. Encontraron que el material de DNA de un tipo de neumococos puede transferir una característica hereditaria a otro tipo de neumococos. Posteriormente, en 1953 Watson, Crick y Wilkins descubrieron la estructura molecular del DNA. Estos descubrimientos, junto con otros, establecieron que la información genética de todos los organismos está codificada en el DNA. Esto hizo de los microorganismos un modelo muy atractivo para la investigación genética. Actualmente y utilizando la tecnología del DNA recombinante o ingeniería genética se pueden transferir fragmentos de DNA de un organismo a otro.

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION a) ¿Cuál de los siguientes hechos no formó parte de la controversia sobre la generación espontánea o abiogénesis? a) Los hallazgos de Spallanzani (1769) sobre el calentamiento de infusiones en envases cerrados impedía la generación espontánea b) La teoría microbiana de las enfermedades expuesta por Koch en 1876 c) Los experimentos de Pasteur en 1861 sobre infecciones estériles, microorganismos del aire y frascos con cuello de cisne d) Las observaciones de Redi (1665) sobre el crecimiento de gusanos en la carne en putrefacción. e) La esterilización del aire llevada a cabo por Schwann en 1837 como comprobación de ser la causa de contaminación de las infusiones estériles b) Tuvieron un papel destacado en el desarrollo de la teoría microbiana de las enfermedades: 1=Pasteur con la demostración de que un protozoo era la causa de una enfermedad en los gusanos de seda; 2= Walter Reed con la demostración de transmisión por vectores de la fiebre amarilla; 4=Koch demostrandoque la causa del carbunco era una bacteria. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7 c) Señale cuales de los siguientes son postulados de Koch sobre las enfermedades infecciosas bacterianas: 1 = El microorganismo productor tiene que estar en todos los enfermos y no en los sanos; 2= El microorganismo tiene que cultivarse en el laboratorio en cultivo puro; 4 = El microorganismo tiene que poderse ver al microscopio en fresco o teñido; 8 = Mediante la inoculación de los microorganismos tiene que producirse experimentalmente la enfermedaden los animales de laboratorio; 16 = En los animales con la enfermedad experimental hay que aislar el microorganismo causal a)23 b)27 c)29 d)30 e)31 d) Pueden ser considerados como microorganismos acelulares: 1= Los virusfiltrables (Ivanowsky 1892); 2 = Los viroides (1967); 4= Los priones(1981). a)3 b)4 c)5 d)6 e)7 e) La clasificación de organismos conta de tres Imperios : Archea, Bacteria y Eucaria. ¿Qué agrupaciones o reinos se incluyen dentro del imperio Archea?: a)Metanógenas, Halófilas extremas y Termófilas b) Bacteria y Cianobacterias c) Fungi d) Archezoa e)Cromista

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f) En la práctica y desarrollo de la antisepsis fueron hitos históricos: 1= Semmelweis (1843) introduciendo el Cloro en el lavado de manos; 2= Lister (1864) utilizando fenol para desinfectar habitaciones; 4= Paster (1885) introduciendo la vacuna de la rabia. Solución: a)3 b)4 c)5 d)6 e)7 g) Señale cuales de los siguientes son postulados de Koch sobre las enfermedades infecciosas bacterianas: 1 = El microorganismo productor tiene que estar en todos los enfermos y no en los sanos; 2=El microorganismo tiene que cultivarse en el laboratorio en cultivo puro; 4 = El microorganismo tiene que poderse ver al microscopio en fresco o teñido; 8=Mediante la inoculación de los microorganismos tiene que producirse experimentalmente la enfermedad en los animales de laboratorio 16. En los animales con la enfermedad experimental hay que aislar el microorganismo causal Sol. a)23 b)27 e)29 d)30 e)31 h) ¿Cuál de los siguientes microorganismos posee naturaleza celular? a) Viroides b) Arqueobacterias c)Priones d) Virus

e) Ninguno de los anteriores

i) ¿Cuál de las siguientes secuencias es la correcta? a) Reino, Variedad, Orden, Género, Especie b) Especie, Familia, Clase, Tribu, Reino c) Familia, Orden, Clase, División, Reino d) Reino, Clase, Familia, Especie, División e) Subfamilia, Género, Subespecie, Subdivisión, Biovar j) ¿Cuál de los siguientes acontecimientos relacionados con la Microbiología ha tenido lugar en época más reciente? a) La teoría de la generación espontánea b) El descubrimiento de los virus c) El descubrimiento del microscopio electrónico d) La aplicación de la taxonomía numérica e) La erradicación de la viruela

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Capitulo 2. OBSERVACION DE LOS MICROORGANISMOS: EL MICROSCOPIO, PREPARACION Y EXAMEN DE MUESTRAS 2.1.

El microscopio

El microscopio es un instrumento óptico que amplifica la imagen de un objeto pequeño. Es el instrumento que más se usa en los laboratorios que estudian los microorganismos. Mediante un sistema de lentes y fuentes de iluminación se puede hacer visible un objeto microscópico. Los microscopios pueden aumentar de 100 a cientos de miles de veces el tamaño original. Actualmente existen dos tipos de microscopios: el óptico y el electrónico. En el microscopio óptico el aumento del objeto se consigue usando un sistema de lentes que manipula el paso de los rayos de luz entre el objeto y los ojos. El microscopio electrónico utiliza un rayo de electrones controlado por un campo magnético. 2.1.1. Microscopio óptico

Los microscopios de este tipo generalmente producen un aumento de 1000 veces el tamaño original. El límite lo tienen en unas 2000 veces. Las lentes de un microscopio óptico son el condensador, el objetivo y el ocular. La luz que entra en el sistema debe enfocarse sobre la preparación y para esto se utiliza el condensador. Elevando o bajando el condensador puede alterarse el plano del foco de luz y elegirse una posición que consiga el foco preciso. El objetivo es la lente situada cerca del objeto que se observa. El aumento primario del objeto es producido por la lente objetivo y la imagen se transmite al ocular, donde se realiza el aumento final. Los microscopios que se usan normalmente en microbiología están equipados con tres objetivos: bajo poder, alto poder y objetivo de inmersión. Estos objetivos están montados sobre una pieza que se llama revolver que puede rotarse para alinear el objetivo deseado con el condensador. La imagen formada por el objetivo es finalmente aumentada por el ocular. El aumento total de un microscopio compuesto es el producto del aumento de su objetivo y de su ocular. El microscopio compuesto es capaz de conseguir aumentos considerablemente mayores que el microscopio construido con una sola lente. Este último, llamado microscopio simple, se usa principalmente como lupas y cristales de aumento.

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Además del aumento, una propiedad importante de un microscopio es su poder resolutivo; esto es la capacidad de mostrar distintos y separados dos puntos muy cercanos. Cuanto mayor sea el poder resolutivo, mayor será la definición de un objeto. Los microscopios de gran poder resolutivo son especialmente buenos para ver pequeñas estructuras. El poder resolutivo de un microscopio compuesto depende de la longitud de onda utilizada y de una propiedad óptica de la lente conocida como apertura numérica. Como los microscopios ópticos utilizan luz visible, la longitud de onda está fijada y es por lo que la resolución de un objeto es función de la apertura numérica; cuanto mayor sea la apertura, el objeto resuelto será más pequeño.

d: poder resolutivo; l: longitud de onda; a: mitad del ángulo de la lente objetivo; N: índice de refracción del medio; N sen a: apertura numérica. Un factor que afecta a la apertura numérica, además de la construcción de la lente, es el medio a través del cual pasa la luz. Mientras que el objetivo esté separado del objeto por el aire, su apertura numérica nunca será mayor de 1,0; para conseguir aperturas numéricas mayores que ésta, el objetivo debe estar inmerso en un líquido de mayor índice de refracción que el aire. A estos líquidos se les denomina aceites de inmersión que se utilizan con los objetivos de inmersión obteniendo una apertura numérica entre 1,2 y 1,4. Aún así, al utilizarse la luz visible (longitud de onda) estos microscopios llegan a tener un poder de resolución de aproximadamente 0,25 µm, lo que significa que las partículas con un tamaño más pequeño de 0,25 µm no pueden distinguirse unas de otras. 2.1.2. Microscopio electrónico

Los microscopios electrónicos utilizan rayos de electrones en lugar de la luz, lo que les permite tener un poder de resolución muy elevado. La longitud de onda de los rayos de electrones es de 0,005 - 0,0003 nm, muy corta comparada con la de la luz visible (426 - 750 nm; violeta - rojo). Es posible con el microscopio electrónico resolver objetos separados por una distancia de 0,003 µm, comparado con los 0,25 µm de uno óptico. Los aumentos pueden llegar a ser de un millón de veces. A causa de la naturaleza de este instrumento sólo pueden examinarse objetos muy delgados; incluso una sola bacteria es demasiado gruesa para ser 13

observada directamente. Por lo que, para preparar muestras para el microscopio electrónico se necesitan técnicas especiales de cortes ultrafinos. Para seccionar las células primero deben ser fijadas y deshidratadas (etanol o acetona). Después de la deshidratación, la muestra se incluye en una resina y es aquí donde se realizan cortes finos con un ultramicrotomo, por lo general equipado con una cuchilla de diamante. Una sola célula bacteriana puede cortarse en cinco o seis secciones muy finas. Si sólo tiene que observarse el contorno de un organismo, no son necesarias secciones finas por lo que se montan células enteras que se recubren de una capa fina de un metal pesado (oro). El rayo de electrones es dirigido sobre la preparación y los electrones dispersados por el metal pesado activan una pantalla de observación produciendo una imagen. A la primera técnica se la denomina Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) y a la segunda Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). 2.2. Microscopia óptica Además del microscopio de campo claro existen otros microscopios ópticos como son el de campo oscuro, fluorescencia y contraste de fases. Microscopio de campo claro: usa como fuente de luz directa bien una bombilla bien la luz solar. Ya que los microorganismos son transparentes es difícil distinguirlos con este tipo de microscopía y es por lo que se suelen teñir. Microscopio de campo oscuro: usa un microscopio óptico equipado con un condensador y objetivo especial que iluminan los microorganismos en la muestra frente a un fondo oscuro. Este método se utiliza para visualizar microorganismos vivos sin teñir. Microscopio de fluorescencia: la muestra se tiñe con una sustancia fluorescente que absorbe la energía de las ondas cortas de la luz (azul) y emite la luz de longitudes de ondas más largas (verde). Se utiliza en inmunofluorescencia, técnica en la cual una sustancia fluorescente se une a un anticuerpo específico de ciertos microorganismos. Si el anticuerpo fluorescente se une al microorganismo, este microorganismo emite fluorescencia y se puede identificar. Esta técnica se usa en clínica. Microscopio de contraste de fases: es un microscopio óptico modificado que permite contrastar sustancias de diferente grosor o densidad. Mediante un condensador y un objetivo especial se controla la iluminación de tal manera que vaya en diferentes rutas a través de las distintas partes de una célula. El resultado es una imagen con diferentes grados de brillo y oscuridad. Con este método, el material denso aparece brillante, mientras que las partes de la célula que tienen una densidad cercana al H2O (citoplasma) aparecen oscuras. Se utiliza para visualizar estructuras celulares sin necesidad de usar colorantes o matar microorganismos.

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2.3.

Observación de los microorganismos

Todos los microorganismos, excepto los virus, pueden ser observados mediante microscopios ópticos, por lo que nos vamos a limitar a describir las técnicas más comunmente usadas para realizar preparaciones para microscopios ópticos. Preparación en fresco: para poder observar la movilidad de un microorganismo es preciso que no esté fijado. Consiste en suspender una gota, tomada directamente de la muestra, sobre un portaobjetos y cubriéndola, sin formar burbujas de aire, con un portaobjetos se observa al microscopio de contraste de fases. 2.3.1. Técnicas de tinción En general, el proceso seguido en todas las tinciones con lleva las siguientes etapas: extensión, fijación, tratamiento con colorantes y observación. 1.- Extensión: se realiza sobre un portaobjetos que ha de estar totalmente limpio. Si la muestra es líquida se hace directamente y, si es sólida, hay que resuspenderla previamente en una gota de H2O. 2.- Fijación: tiene por objeto adherir la muestra al portaobjetos y desnaturalizar las proteínas para facilitar la acción del colorante. Normalmente se realiza con calor, pasando la muestra repetidamente a 10 cm de la llama del mechero. 3.- Tinción: se realiza añadiendo los colorantes sobre los microorganismos sometidos a los procesos anteriores. Puede ser de varios tipos: Negativa: Los colorantes no tiñen el microorganismo, sino el entorno, aumentando de este modo su contraste. La muestra se extiende sobre una gota del colorante (nigrosina). Simple: Se utiliza un solo colorante que puede ser de cualquier tipo. Al igual que la tinción negativa, sólo nos permite observar la forma, el tamaño y el tipo de agrupación de las células. Diferencial: Intervienen dos o más colorantes y cada uno diferencia una estructura. El colorante que se usa en segundo lugar es de color diferente al del primero, denominándose colorante de contraste.

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2.4. Tinción de Gram Es la técnica de tinción diferencial más importante que se utiliza en bacterias. El primero en describirla fue el danés Christian Gram. Consiste básicamente en añadir lo siguiente: Cristal violeta (colorante azul) Lugol (mordiente, sustancia no colorante que refuerza la acción de un colorante) Etanol 96° (decolorante que remueve el colorante de ciertas bacterias) Safranina (colorante de contraste, rojo) Esta tinción distingue entre dos amplios grupos de bacterias según la composición de la pared celular; las Gram (-) que no retienen el complejo cristal violeta-lugol después de la decoloración con alcohol y aparecen teñidas de rojo, y las Gram (+) que sí lo retienen y aparecen teñidas de azul oscuro.

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION

1.

El límite de resolución de un microscopio: 1= Disminuye al aumentar la longitud de onda de la fuente de iluminación; 2= Aumenta al disminuir la apertura numérica del objetivo; 4= Aumenta al aumentar el índice de refracción del medio; 8= Aumenta al aumentar el ángulo de la luz que entra en el objetivo a)2 b)5 c)9 d)13 e)14

2.

El límite de resolución de un microscopio: 1=Es inversamente proporcional al poder de resolución; 2=Es inversamente proporcional a la apertura numérica del objetivo; 4=Es directamente proporcional al índice de refracción del medio. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

3.

Las técnicas de tinción en microscopía: a) aumentan el límite de resolución b) aumentan el contraste c) aumentan la apertura numérica d) evitan las aberraciones esféricas e) evitan las aberraciones cromosómicas Que tinción realizaría para comprobar la existencia de bacilos tuberculosos en el esputo de un paciente?: a) Tinción de esporas b) Tinción de Gram. c) Tinción de Ziehl-Nielsen d) Tinción de corpúsculos metacromáticos ¿Qué tipo de microscopio posee mayor poder de resolución? a) Contraste de fases b) Fluorescencia c) Barrido d) De luz ultravioleta e) Óptico

4.

5.

6.

Las bacterias Gram (-): 1= se decoloran por alcohol-acetona; 2=la coloración final de Gram es rojo; 4= el espesor del peptidoglicano es menor (2nm) que en las Gram + (10-20nm): 8= presentan una membrana externa con lípidos; 16= presentan ácidos teicoicos. a) 3 b) 7 c) 15 d) 27 e)31

7.

¿Cual es el principal motivo por el que usarías un microscopio de fluorescencia?: a) Para observar células en movimiento b) Para observar virus c) Para observar estructuras bacterianas d) Para apreciar la forma de un microorganismo "in vivo" e) Para realizar diagnóstico en clínica Después de añadir el alcohol (como decolorante) en la tinción de Gram, las células se verían:

8.

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9.

a) Rojas las Gram negativas y azules las Gram positivas b) Azules las Gram negativas y rojas las Gram positivas c) Azules las Gram negativas y positivas d) Incoloras las Gram negativas y azules las Gram positivas e) Azules las Gram negativas e incoloras las Gram positivas En el microscopio electrónico de barrido: 1=Los virus no pueden verse debido a su pequeño tamaño; 2=Se pueden observar microorganismos vivos; 4=Los microorganismos se observan en tres dimensiones. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

10.

En el microscopio óptico de campo oscuro: 1= Los virus no pueden verse debido a su pequeño tamaño; 2 = Se pueden observar microorganismos vivos; 4 = Los microorganismos se observan en tres dimensiones. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

11.

En el microscopio electrónico de transmisión: 1=Los virus sí pueden verse a pesar de su pequeño tamaño; 2=No se pueden observar microorganismos vivos; 4=Los microorganismos se observan en tres dimensiones. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

12.

En un microscopio óptico, cuanto menor sea la longitud de onda de la fuente de iluminación: a) Mayor es el límite de resolución b) Mator es el poder de resolución c) Mayor es el contraste d) Mayor es el poder de ampliación e) Menor es el contraste. ¿Qué lentes del microscopio de fluorescencia son de cuarzo?: a) Condesador y Objetivo b) Objetivo y Ocular c) Condensadro y Ocular d) Sólo el condensador e) Sólo el ocular La tinción de Gram: 1=Permite visualizar cápsulas; 2=Se basa en la resistencia a la decoloración por alcohol de determinadas bacterias; 4=Diferencia a las bacterias en dos grandes grupos. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

13.

14.

15.

Mediante el empleo del aceite de inmersión en un microscopio óptico, conseguimos: a) Disminuir la apertura numérica del objetivo b)Aumentar el límite de resolución del microscopio c) Aumentar el poder de resolución del microscopio d) Aumentar el contraste e) Ninguna de las anteriores

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Capitulo 3. LA CELULA PROCARIOTICA: ESTRUCTURA Y FUNCION 3.1. Bacterias Las bacterias son seres microscópicos, unicelulares, son de diversas formas y que se reproducen por simple división celular. Se necesita la ayuda del microscopio, con unos 1000 aumentos o más para poderlas contemplar, además de proceder previamente a su coloración. 3.2. Morfologia de las bacterias A.- Tamaño: Invisibles al ojo humano, las bacterias típicas miden de 1 a 3 m de largo por 0.4 a 1 m de ancho, hay otras mayores o menores. El tamaño de las bacterias varía dependiendo de las especies. Una característica de las células bacterianas es la alta proporción que existe entre el área de la superficie y el volumen de la célula. Esto significa que poseen una gran superficie a través de la cual pueden entrar nutrientes para alimentar a un pequeño volumen; con lo cual pueden realizar muchas reacciones metabólicas y crecer rápidamente. Así, por ejemplo Escherichia coli tarda 20 minutos en dividirse mientras que una célula de mamífero en laboratorio tarda de 13 a 24 horas. B.- Forma: La forma de una bacteria viene determinada por la rigidez de su pared celular. Las bacterias poseen una de las tres formas fundamentales: • Cocos: bacterias con forma esférica, pueden ser ovoides o elípticas • Bacilos: bacterias con forma cilindrica. • Espirales: bacterias con forma espiral o helicoidal Existen modificaciones a estas tres formas fundamentales y aunque la mayor parte de las bacterias mantienen constante su forma, algunas especies pueden variar la forma por lo que se les llama pleomórficas. Arthrobacter es un ejemplo de pleomorfismo debido a que su forma cambia en función de la edad del cultivo. También exhiben pleomorfismo aquellas bacterias que no poseen pared celular como es el caso de los micoplasmas. Otro ejemplo son las formas L que son bacterias que carecen de pared celular debido a una situación de estrés (choque térmico u osmótico, antibióticos, etc.), pero cuando cesa el estrés sintetizan de nuevo la pared celular. Debido a que la forma es un carácter taxonómico, el pleomorfismo puede inducirnos a confusión ya que podemos pensar que un cultivo está contaminado con otro tipo de bacterias. Sin embargo, el pleomorfismo no suele ser lo más frecuente. C.- Disposición: Muchas veces al mirar al microscopio se observan las células unidas unas a otras. Mientras que las bacterias de forma espiral (espirilos) 19

suelen ser células separadas, otras especies suelen crecer en una disposición característica, disposición que va a depender del plano en el que se realice la división celular y si la célula hija permanece junto a la célula madre una vez realizada la división celular. Cada una de estas disposiciones es típica de una especie particular y puede usarse en identificación. Hay que tener en cuenta que raramente todas las células de una especie se disponen exactamente de la misma manera; por lo que hay que tener en cuenta la disposición predominante cuando se estudian las bacterias. Cuando un coco se divide en un plano forma un diplococo o dos células juntas (Neisseria). Cuando un coco se divide en un plano y permanece unido después de varias divisiones formando una cadena se denomina estreptococo (Streptococcus). Si las células se dividen en más de un plano o dimensión la disposición es más complicada. Cuando un coco se divide en ángulo recto al primer plano de división forma tétradas o tetracocos (Pediococcus). Una posterior división en el tercer plano puede resultar en un paquete cúbico de ocho células conocido como sarcinas (Sarcina). Si la división en los tres planos es de forma irregular se forman racimos de uva (Staphylococcus). Los bacilos generalmente no se agrupan en disposiciones características, aunque hay excepciones. Por ejemplo, el bacilo de la difteria tiende a agruparse en empalizada. Las células del género Caulobacter (bacilo acuático) crece en roseta sobre rocas y superficies similares. Dentro del género Bacillus algunas especies forman cadenas y se llaman estreptobacilos. También existen bacterias ramificadas como son los actinomicetos y ya hemos descrito las formas pleomórficas.

3.3. Ultraestructura de las bacterias

Las técnicas de microscopía revelan que una célula bacteriana está formada por diversas estructuras que funcionan conjuntamente. Algunas de estas estructuras se encuentran unidas a la superficie de la pared celular, mientras que otras se encuentran dentro de la célula. Algunas son comunes a todas las células como son el citoplasma y la membrana citoplasmática; mientras que otras estructuras están presentes sólo en ciertas especies o aparecen en determinadas condiciones ambientales. Una típica célula bacteriana contiene las siguientes estructuras: 1.- Glicocalix: está compuesta de polímeros

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2.- Pared celular: separa a la bacteria del medio que la rodea. Suele ser rígida y es de naturaleza glúcido-lípido-proteica. 3.- Periplasma: espacio entre la pared celular y membrana citoplasmática. 4.- Membrana citoplasmática: separa el citoplasma de la pared celular. Está compuesta de proteínas y lípidos. 5.- Citoplasma: es una solución coloidal que contiene elementos nucleares, inclusiones citoplasmáticas (vacuolas, vesículas, etc.) y ribosomas. 6.- Flagelos: nacen en el citoplasma y son estructuras de locomoción. Están compuestos de proteína (flagelina). 7.- Fimbrias o pili: formaciones piliformes que nacen en el citoplasma. Están compuestos de proteína (pilina). 3.3.1. Glicocalix Algunas células bacterianas están rodeadas por una capa de material viscoso llamada glicocalix. Este glicocalix está compuesto por polímeros de azúcares (polisacáridos). Si el glicocalix está organizado en una estructura definida y está unido firmemente a la pared celular se denomina cápsula. Si por el contrario está desorganizado, sin una forma definida y no está firmemente unido a la pared celular se denomina capa mucilaginosa. Composición: polisacáridos y en menor proporción polipéptidos.

Función: Existen diferentes funciones dependiendo de la especie bacteriana:    

Adherencia: es la principal. Streptococcus mutans se adhiere a través de la cápsula a la superficie de los dientes originando caries. Sin la cápsula el microorganismo se elimina fácilmente con la saliva. Resistencia a la desecación: las cápsulas poseen muchos grupos polares que al retener moléculas de H2O protegen a la célula frente a la desecación. Material de reserva. Patogenicidad y virulencia: los neumococos sin cápsula son avirulentos.

3.3.2. Pared celular La pared celular de los organismos procariotas es una estructura rígida que mantiene la forma característica de cada célula bacteriana. Dependiendo de las 21

especies y de las condiciones de cultivo, la pared celular puede suponer desde el 10% al 40% del peso seco de la célula. Composición química y propiedades de la pared celular bacteriana: las paredes celulares no son estructuras homogéneas sino que poseen distintas capas que varían según el tipo de bacteria, existiendo diferencias tanto en su grosor como composición. Estas diferencias se utilizan para identificar y clasificar las bacterias, así como diferenciarlas mediante la tinción de Gram. La pared celular de las bacterias Gram (-) es más delgada (10 - 15 nm) que la de las Gram (+) (20 - 25 nm). Tanto las bacterias Gram (+) como las Gram (-) poseen un heteropolímero conocido como peptidoglucano o mureína, responsable de la rigidez y fuerza mecánica de la pared celular, de la forma bacteriana y de la resistencia a la lisis osmótica. Es una red bidimensional que rodea a la célula a modo de saco. Existe prácticamente en todas las bacterias y es exclusivo de procariotas. Si bien existen más de 100 peptidoglucanos distintos, su estructura básica está compuesta por tres componentes: 1.- N-acetilglucosamina (NAG) 2.- Acido N-acetilmurámico (NAM) 3.- Péptido de 4 aminoácidos o tetrapéptido, algunos de los cuales son D-aminoácidos. Para formar una estructura rígida alrededor de la célula, el tetrapéptido de una cadena se une al de otra a través de un enlace peptídico entre la D-alanina y el ácido meso-diaminopimélico. Algunas zonas del peptidoglucano son abiertas por enzimas bacterianos llamados autolisinas para que así se puedan añadir más polímeros y la célula pueda crecer y dividirse. A parte de dar forma a la célula bacteriana, la pared celular sirve como barrera para algunas sustancias impidiendo que penetren dentro de la célula y permitiendo el paso a otras. La importancia de la pared celular se comprende en parte gracias a experimentos usando enzimas que la degradan. La pared celular de una bacteria Gram (+) se destruye completamente con el uso de estos enzimas obteniéndose unas células esféricas llamadas protoplastos. La pared celular de las Gram (-) es más resistente a este tratamiento, manteniendo restos de su pared celular originando esferoplastos. Tanto los protoplastos como los esferoplastos se lisan si los colocamos en un medio hipotónico. Pared celular de las bacterias Gram (+): Contiene una sola capa compuesta de peptidoglucano y ácidos teicoicos que son polímeros de glicerol o ribitol fosfatos que se unen al peptidoglucano o a la membrana citoplasmática. Al estar cargados (-) pueden ayudar en el transporte de iones (+).

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Pared celular de las bacterias Gram (-): Contiene dos capas, una membrana externa y una capa de peptidoglucano. El espacio que existe entre la membrana citoplasmática y la membrana externa se denomina espacio periplásmico. La capa característica de las Gram (-) es la membrana externa que actúa como barrera selectiva al paso de algunas sustancias. Su estructura básica es una bicapa lipídica que contiene fosfolípidos (capa interna), lipopolisacáridos y proteínas (capa externa). Esta bicapa está unida al peptidoglucano a través de lipoproteínas. De todos estos componentes, los lipopolisacáridos (LPS) son característicos de las bacterias Gram (-) y sólo se encuentran en la membrana externa. Los LPS están compuestos de tres partes unidas covalentemente: a.

Lípido A, localizado en la parte interna; compuesto por un disacárido de glucosamina fosforilado con ácidos grasos de cadena larga. b. Núcleo polisacarídico, localizado en la superficie de la membrana; compuesto por azúcares y KDO (ketodeoxioctónico). c. Antígeno O, localizado fuera de la membrana; compuesto por polisacáridos que contienen azúcares comunes como galactosa y otros exclusivos de bacterias como la abecuosa. 3.3.3. Membrana citoplasmática Aproximadamente de 7,5 nm, está compuesta fundamentalmente de fosfolípidos (20% - 30%) y proteínas (50% - 70%). Los fosfolípidos forman una bicapa donde se intercalan las proteínas. En la bicapa lipídica, la parte polar soluble en H2O está alineada hacia afuera de la bicapa y la parte no polar hacia adentro. Estos fosfolípidos de la membrana la hacen fluída, permitiendo que las proteínas se muevan alrededor. La mayor parte de las membranas citoplasmáticas de procariotas no contienen como ocurre en los eucariotas esteroles tales como el colesterol por lo que son menos rígidas que las de los eucariotas. Función de la membrana citoplasmática:  Actúa como barrera para la mayor parte de las moléculas solubles en H2O, siendo mucho más selectiva que la pared celular.  Contiene enzimas biosintéticos que actúan en la producción de energía y síntesis de la pared celular.  Las células bacterianas no contienen orgánulos como las mitocondrias y cloroplastos de las células eucariotas; sin embargo, la membrana citoplasmática de muchas bacterias se extiende dentro del citoplasma formando unos túbulos que se llaman mesosomas. Estos mesosomas pueden localizarse cerca de la membrana citoplasmática o más adentro en el citoplasma. A estos últimos, los mesosomas centrales, se une el material nuclear de la célula y se piensa que intervienen en la replicación del DNA y división celular. Los mesosomas periféricos parecen estar implicados en la secreción de ciertos enzimas como son las penicilinasas que destruyen la penicilina. También actúan como 23

centros con actividad respiratoria o fotosintética ya que este sistema de membranas aumenta la superficie disponible para estas actividades. 3.3.4. Area citoplásmica El citoplasma es un fluido que contiene sustancias disueltas y partículas en suspensión como los ribosomas. El 80% del citoplasma corresponde a H2O y el resto lo componen ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos, lípidos, iones orgánicos, compuestos de bajo peso molecular y partículas. En este fluido espeso ocurren muchas reacciones químicas tales como la síntesis del material celular a partir de los nutrientes (anabolismo). Ribosomas: son unas partículas donde tiene lugar la síntesis de proteínas. Se encuentran tanto en procariotas como eucariotas. Sin embargo en las células bacterianas al no existir sistemas internos de membranas, los ribosomas se encuentran libres en el citoplasma o bien asociados a la parte interna de la membrana citoplasmática. Los ribosomas están compuestos de un 60% de RNA y un 40% de proteínas. Los ribosomas bacterianos están formados por dos subunidades de diferente tamaño: 50 S y 30 S que conjuntamente forman el ribosoma bacteriano 70 S (S = Svedberg units, unidades de sedimentación donde influyen el tamaño y la forma): - 50 S: RNA 23 S + RNA 5 S + 35 proteínas - 30 S: RNA 16 S + 21 proteínas Inclusiones: diferentes tipos de sustancias químicas pueden acumularse y formar depósitos insolubles en el citoplasma: Glóbulos de sulfuro que sirven de reserva de energía para bacterias que oxidan el H2S. Gránulos de volutina o gránulos metacromáticos que son de polifosfato. Acumulan fosfato cuando la síntesis de ácidos nucleicos está impedida. Se tiñen de color púrpura con azul de metileno y se usan para identificar ciertas bacterias. Poly-ß-hidroxibutirato (PHB) es un material lipídico que actúa como reserva de fuente de carbono y energía. Con sudam III se tiñen de negro. Glucógeno es un polímero de glucosa que se tiñe rojo con lugol. 3.3.5. Area nuclear

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Al contrario que los eucariotas, los procariotas no poseen una membrana que englobe al núcleo. El material nuclear en una bacteria ocupa la zona central de la célula y parece estar unido a los mesosomas. Este material nuclear llamado nucleoide está formado por un único cromosoma circular. También pueden existir plásmidos que son elementos extracromosómicos compuestos de DNA. 3.3.6. Flagelos Son filamentos helicoidales que se extienden desde el citoplasma a través de la pared celular. Los flagelos son los responsables de la movilidad de las bacterias en los líquidos, llegando a velocidades de 100 µm / segundo, lo que equivale a 3000 veces la longitud de su cuerpo por minuto. El guepardo, uno de los animales más veloces, alcanza una velocidad máxima de 1500 veces la longitud de su cuerpo por minuto. Un flagelo consta de tres partes: cuerpo basal, gancho y filamento. El cuerpo basal que se encuentra dentro de la célula está compuesto por un cilindro central y varios anillos. Las bacterias Gram (-) tienen 2 pares de anillos, los exteriores unidos a la pared celular y los interiores a la membrana citoplásmica. En las bacterias Gram (+) sólo existe un par de anillos, uno está en la membrana citoplasmática y el otro en la pared celular. Los flagelos funcionan rotando como un sacacorcho lo que permite a la bacteria moverse en los líquidos. Los anillos del cuerpo basal, a través de reacciones químicas que consumen energía, rotan el flagelo. El filamento está compuesto de moléculas de una proteína llamada flagelina. No todas las bacterias tienen flagelos (son raros en los cocos) pero en aquellas que los poseen (muchos bacilos y espirilos) se utilizan como criterio de clasificación la posición y el número de flagelos:  Flagelos polares: monotricos, anfitricos y lofotricos  Flagelos peritricos Las bacterias móviles se mueven en una dirección u otra por diferentes razones. Su movimiento puede ser aleatorio, o bien acercarse o alejarse de algo que hay en su ambiente como es buscar luz o alejarse del calor. También exhiben quimiotaxis que es un movimiento en respuesta a productos químicos del ambiente. Por ejemplo, las bacterias se acercan hacia niveles altos de atrayentes como son los nutrientes y se alejan de los niveles altos de sustancias inhibitorias como es el exceso de sales. 3.3.7. Fimbrias o pili Son formaciones piliformes, no helicoidales, que no tienen nada que ver con el movimiento. Suelen ser más cortos, más delgados y más numerosos que los flagelos. Si bien surgen del citoplasma, no se conoce que posean estructuras de anclaje a la célula. Están formados por subunidades de una proteína llamada 25

pilina. Diferentes tipos de pili están asociados a diferentes funciones siendo las más conocidas la adherencia a superficies y la reproducción sexual de bacterias (conjugación; paso de plásmidos a través del pili de una célula a otra). 3.3.8. Endoesporas bacterianas

Algunas especies de bacterias producen formas de resistencia llamadas esporas que pueden sobrevivir en condiciones desfavorables tales como el calor o la sequía. Estas formas son metabólicamente inactivas, pero bajo condiciones ambientales apropiadas, pueden germinar (comenzar a crecer) y llegar a ser células vegetativas metabólicamente activas las cuales crecen y se multiplican. Las esporas que se forman dentro de la célula se llaman endoesporas, produciéndose una por célula. Existen distintos tipos según su forma (ovoides, esféricas) y localización dentro de la célula (centrales, subterminales y terminales). Son muy comunes en el género Clostridium y Bacillus. Cuando una endoespora se libera de la célula madre o esporangio es muy resistente al calor (varias horas hirviendo en el caso de Clostridium botulinum). Las causas de la resistencia al calor parecen ser debidas a que durante la esporulación ocurre un proceso de deshidratación por el cual se elimina la mayor parte del H2O de la espora. A parte, todas las esporas contienen grandes cantidades de ácido dipicolínico (DPA) que no se encuentra en las células vegetativas. El DPA en forma de dipicolinato cálcico supone el 5 - 10% del peso seco de la endoespora y parece localizarse en la parte central de la espora.

Las endoesporas bacterianas se usan como protección al contrario que las esporas fúngicas que se usan para reproducción.

3.4. Reproducción de las bacterias

La reproducción de las bacterias es asexual, por simple división. En general se produce un alargamiento de la célula con división del núcleo y del citoplasma, apareciendo una membrana de separación. Hay veces que las nuevas células formadas permanecen unidas en vez de separarse. El ritmo de reproducción suele ser una división cada 20/30 minutos, lo que quiere decir que en unas 11 horas podemos tener más de 10 millones de células a partir de una sola.

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3.5. Clasificación de las bacterias 3.5.1. Reacción Gram Las bacterias gram positivas retienen el cristal violeta, mientras las de gram negativas se decoloran. 3.5.2. Clasificación de Bacterias por Familia

3.5.2.1. Lactobacilaceas

3.5.2.1.1. Streptococcus

Son anaerobios facultativos y están constituidos por cocos inmóviles que se presentan típicamente en cadenas, dependiendo de la forma en que se dividen y condiciones de crecimiento. Se dividen en cuatro grupos: piógenos, viridans, lácticos y enterococos. 3.5.2.1.2. Pediococcus.

Se ha encontrado en los alimentos la especie Pediococcus cerevisiae. Son cocos aislados, en parejas, en cadenas cortadas y en tétradas. Son Gram positivos catalasa negativos y microaerófilos. Produce ácido láctico, crecen bien en salmueras de cloruro sódico hasta una concentración de 5,5% y pobremente cuando la concentración es alrededor de 10%. Su crecimiento óptimo tiene lugar entre 25 a 32°C. 3.5.2.1.3. Leuconostoc

Este género, llamado Betacoccus, comprende los estreptococos lácticos que fermentan el azúcar, produciendo ácido láctico y considerables cantidades de ácido acético, alcohol etílico y dióxido de carbono. Son importantes las especies de leuconostoc en los alimentos por: 1.Producir diacetilo y otras sustancias aromáticas 2.Tolerar altas concentraciones salinas. 3.Fermentación rápida que otras bacterias lácticas y de producir suficiente cantidad de ácido como para inhibir el crecimiento de todas las bacterias no lácticas. 4.Tolerancia a concentraciones azucaradas del L. Mesenteroides hasta 55 a 60%.

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5.Producción de dióxido de carbono a partir de los azúcares, produciendo demasiados ojos en ciertos quesos, la alteración de alimentos con alto contenido de azúcar. 3.5.2.1.4. Lactobacillus.

Las bacterias lácticas de los alimentos pertenecen a este género, que son bacilos generalmente largos y delgados, formando en la mayoría de las especies cadenas. Son microaerófilos, catalasa-negativos y Gram positivos, y fermentan los azúcares, dando como producto principal ácido láctico. Tabla 3.1. Principales géneros bacterianos de los alimentos GRAM POSITIVAS

GRAM NEGATIVAS

Cocos Micrococcus Staphylococcus Streptococcus Pediococus Leuconostoc

Cocos y cocobacilos Acinetobacter Moraxella Bacilos aerobios a cocos Peudomonas Acetobacter Halobacterium Alcaligenes Alteromonas Brucella Halococcus

Bacilos formadores de endosporas Bacillus Clostridium Bacilos no esporulados Lactobacillus Microcobacterium Corynebacterium

Bacilos anaerobios facultativos Aeromonas Vibrio Enterobacter Erwinia Escherichia Flavobacterium Proteus Salmonella Serratia Shigella Yersinia Bacilos espirales o curvos Campylobacter

Hayes (1993).

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Algunas especies pueden producir diacetilo. Su crecimiento optimo está entre 28°C y 32°C. Los lactobacilos son interesantes en los alimentos por que: 1.Fermentan los azúcares produciendo ácido láctico 2.La producción de gas perjudica la calidad de algunos productos . 3.Su imposibilidad de sintetizar la mayoría de las vitaminas que necesitan, lo que les impide crecer bien en alimentos pobres en vitaminas. 4. Su termorresistencia hace que puedan sobrevivir a temperaturas de pasteurización. 3.5.2.2.

Micrococáceas

3.5.2.2.1. Micrococcus

Son bacterias esféricas dispuestas en masas irregulares pero nunca apelotonadas, son gram positivas y aerobias inmóviles que crecen mejor entre 25° y 30°C. Hay distintos tipos de micrococos en los alimentos se caracterizan unos de los otros por: 1. Utilizar las sales amónicas como única fuente de nitrógeno. 2. Fermentan los azúcares, produciendo ácido y algunos son ácido proteolíticos. 3. Toleran gran cantidad de sal. 4. Resisten temperaturas de la pasteurización comercial de la leche (M. Varians) 5. Otros son pigmentados y dan coloración anormal a las superficies de alimentos M. Flavus es amarillo y M. roseau es rosa. 6. Algunos crecen bien a temperaturas alrededor de 10°C o incluso mas bajas. 3.5.2.2.2. Staphylococcus

Son Gram positivos, anaerobios facultativos y crecen aislados, en parejas, en tétradas o en masas irregularmente agrupadas como racimos de uvas. La especie más importante, Staphylococcus aureus, generalmente crece dando color amarillo a naranja, aunque en ocasiones puede ser blanca. 3.5.2.3.

3.5.2.3.1.

Baciláceas

Bacillus.

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Las endosporas de este género son aerobios o facultativos. Hay especies mesófilas (B. Subtilis), termófilas (B. Stearothermophilus, B. Coagulans), fuerte o débilmente proteolíticas e incluso no proteolíticas, pueden o no formar gas, unas son lipolíticas y otras carecen de esta propiedad. Las dos principales especies productoras de ácido y gas, Bacillus polymyxa y B. Macerans, reciben a veces el nombre de “aerobacilos”. Muchas especies mesófilas forman ácido a partir de la glucosa y otros azucares. 3.5.2.3.2. Clostridium.

Las endosporas de estas especies anaerobias o microaerobias. Muchas especies fermentan activamente los carbohidratos, con producción de ácidos, entre los que generalmente se encuentra el ácido butírico y gases, usualmente dióxido de carbono e hidrógeno. Pueden ser mesófilos y termófilos, proteolíticos o no. La fuente principal de Clostridium la constituye el suelo, pero pueden también encontrarse en el ensilado en malas condiciones, piensos y estiércol.

3.5.2.4. Corinebacteriaceas

3.5.2.4.1.

Microbacterium.

Las bacterias de este género son importantes por su resistencia a las condiciones adversas y porque se usan para la producción de vitaminas. Son pequeñas, bacilares , inmóviles, gram – positivas, no esporógenas, catalasapositivas, aerobias homofermentativas, produce ácido láctico y a veces se unen en forma de empalizada. Microbacterium lacticum es la especie más abundante. Las microbacterias son muy resistentes al calor, aún no produciendo esporas, resisten las temperaturas de pasteurización de la leche incluso a 80 – 85°C durante 10 minutos. Por tanto se encuentran en productos como leche pasteurizada y en polvo. Crecen entre los 15°C y 35°C, siendo la temperatura optima de crecimiento de unos 30°C. 3.5.2.4.2. Corynebacterium

Es importante en los alimentos este género porque en él se incluye los gérmenes de difteria (enfermedad de la garganta). Corynebacterium diphteriae, que puede ser transmitido con los alimentos. Corynebacterium pyogenes determina mastitis en las vacas. Al corynebacterium bovis, constituido por formas bacilares delgadas con el aspecto típico del género, con abultamientos

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en forma de mazo, se le culpado del enranciamiento de la nata. Las corynebactarias se encuentran en el pescado fresco, el agua y el hielo.

3.5.2.5. Acinetobacteriaceas

3.5.2.5.1. Acinetobacter y Moraxella.

Son inmóviles y su forma varía de bacilos gruesos a cocos; se disponen preferentemente en parejas. El Acinetobacter es difícil diferenciarlo de Moraxella. Los acinetobacter son importantes agentes alterantes de la carne de aves y mariscos, pero se aíslan de una gran variedad de alimentos crudos. Las moraxelas son fundamentalmente parásitos animales y las estirpes.

3.5.2.6. Pseudomonadaceas

3.5.2.6.1. Pseudomonas

Varias especies de Pseudomonas son causa de alteraciones de los alimentos. Son bacterias Gram negativas, generalmente móviles, no esporógenas y bacilares. Las formas móviles presentan un flagelo o grupo de flagelos en uno o en ambos extremos del bacilo, en lo que se distinguen del genero Achromobacter, en el cual los flagelos están distribuidos por toda la superficie de la célula. Las características que las hacen importantes en los alimentos son: 1. Su capacidad para utilizar como fuente de energía un a gran variedad de compuestos de carbono distintos de los carbohidratos. 2. La producción de sustancias que afectan desagradablemente al sabor. 3. Se capacidad para utilizar compuestos nitrogenados sensillos 4. El poder sintetizar sus propias factores de crecimiento o vitaminas. 5. Las actividades proteolítica y lipolítica de algunas especies. 6. Su tendencia aerobia, que les permite crecer rápidamente y originar productos de oxidación y mucílago en superficies de alimentos. 7. Su capacidad de desarrollarse a bajas temperaturas (refrigeración). 8. la producción de pigmentos por ciertas especies como P. fluorescens y P. nigricans. 9. No crece en aw altas (0.97-0.98). son temolábiles, son anaerobios y son poco resistentes a la deshidratación. Su crecimiento es pobre o nulo por encima de 42°C. Las pseudomonas llegan frecuentemente a los 31

alimentos con el agua, tierra, utensilios y maquinaria; su presencia es perjudicial. 3.5.2.6.2. Acetobacter.

Este tipo de bacterias productoras de ácido acético oxidan el alcohol etílico a ácido acético. Son bacilos móviles o inmóviles, Gram- negativos a Gramvariables, no esporógenos, aerobios y generalmente catalasa-positivos. Se dividen en dos géneros: Acetobacter, constituido por microorganismos que oxidan el etanol (a CO2 + H2O), lactato (a carbonato) y varios aminoácidos, utilizan el ácido cítrico como nutriente; y acetomonas, formado por microorganismos que no oxidan el etanol, móviles tienen flagelos polares y utilizan el glicerol como nutriente.

Oxidar el alcohol etílico a ácido acético, los que las hace útiles en la fabricación del vinagre y perjudiciales para las bebidas alcohólicas.

3.5.2.6.3. Halobacterium.

Son bacterias bacilares halófilas obligadas y generalmente cromógenas. Determinan la formación de colores anormales en alimentos de gran contenido salino, tales como pescado salado. Entre las especies más importantes se halla H. Salinarium.

3.5.2.7. Acromobacterias

Existen tres géneros capaces de crecer en los alimentos: Alcalígenes, Achromobacter y Flavobacterium. Son bacilos gram-negativos, pequeños o medianos aerobios o facultativos. Cuando son móviles sus flagelos se extienden por toda la superficie. Generalmente no atacan a los carbohidratos y de hacerlo su acción es muy débil. Son incapaces en desarrollar a temperaturas mayores a 37°C, mayormente son psicrófilas; crecen en aw alta, son destruidas fácilmente por el calor. 3.5.2.7.1. Alcalígenes.

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Como su nombre indica, determina en el medio de cultivo una reacción alcalina. Alcalígenes viscolactis determina la aparición de leches viscosas. El A. Metalcalígenes crece, con formación de mucosidad en el requesón. Provienen de estiércol, suelo, agua y polvos. Son estrictamente aerobias. 3.5.2.7.2. Achromobacter. Como antes se ha dicho, estas bacterias no pigmentadas que provienen del suelo y aguas son a menudo confundidas con pseudomonas; son responsables del crecimiento viscoso en los alimentos. 3.5.2.7.3. Flavobacterium. Especies de este género, amarillas o anaranjadas, determinan las coloraciones anormales superficiales en las carnes y toman parte en el deterioro de los mariscos, aves, huevos, mantequilla y leche. Ciertos miembros del grupo son psicrófilos, habiéndose observado su crecimiento, tras la descongelación, en hortalizas congeladas.

3.5.2.8. Enterobacterias

Las bacterias entéricas pueden separarse en dos grandes grupos:

a) Grupo entérico formado por bacterias que presentan características comunes con las bacterias intestinales. El grupo entérico puede subdividirse, a su vez, en dos: Bacterias coliformes en el que se encuentran los géneros Escherichia y Salmonella y está formado por bacterias intestinales (estas bacterias tienen un tiempo de supervivencia en agua u otros ambientes extracorporales reducido); y Bacterias no-coliformes de bacterias cuyo hábitat natural es el agua o el suelo pero que ocasionalmente pueden encontrarse en ambientes intestinales. Las características metabólicas de las bacterias del grupo de nocoliformes son muy similares a las del grupo de coliformes y la diferenciación se basa principalmente en su hábitat. a) Grupo de bacterias relacionadas. Comprende microorganismos patógenos para humanos que viven en hábitats animales (Yersinia) y microorganismos acuáticos tanto de agua dulce (Vibrio y Aeromonas) como de agua salada (Vibrio y Photobacterium). Algunas bacterias son patógenas para animales de piscifactoría (Aeromonas salmonicida) y hay especies patógenas para el hombre (Vibrio cholerae y V. parahemolyticus). 33

3.5.2.8.1. Bacterias coliformes

Las bacterias de los géneros Escherichia, Aerobacter (Klebsiella, Enterobacter) y Paracolaboratrum se incluyen el grupo coliforme o coli_aerogenes y en conjuneto se les denomina microorganismos coliformes o bacterias coliformes. Son bacilos cortos, definidos en los métodos de examen de agua y de la leche como todos aerobios y anaerobios facultativos, Gram-negativos, no forman esporas, fermentan la lactosa con formación de gas. Las dos especies mas importantes son Escherichia coli y Aerobacter aerogenes ) llamada Klebsiella aerogenes la forma inmóvil y Enterobacter aerogenes la movil). Debido a que E. Coli se considera principalmente de origen intestinal, mientras que A. Aerogenes suelo proceder de vegetrales (aunque, ocasionalmente, tambien del intestino), se ha estudiado bastante el modo de difernciarlas.

3.5.2.8.2. Erwinia

las especies de este género son patógenas de vegetales, en los que ocasionan necrosis, agallas, marchitamientos y podredumbre, dañando los frutos y otros productos vegetales. Erwinia carotovora se estudiara mas tarde como responsable de una alteración de interes economico llamada “podredumbre blanda bacteriana”. Son bacilus Gram-negativos, moviles. 3.5.2.8.3. Serratia

Las bacterias de este género tienen forma bacilar, son pequeñas, aerobias, Gram-negativas, móviles, productores de pigmentos rojos característicos que dan u color rojo anormal a la superficie de los alimentos. La especie mas frecuentemente encontrada es Serratia marcescens.

3.5.2.8.4. Proteus

Son habitantes del suelo especializados en la descomposición de la materia orgánica. Pueden ser fácilmente identificados por la presencia de la enzima ureasa.

34

3.5.2.8.5. Salmonella La Salmonella es habitante habitual del tracto intestinal de humanos, animales de granja , aves y, ocasionalmente reptiles. Como patógeno para humanos suele adquirirse normalmente por la ingestión de alimentos contaminados, principalmente huevos, pollo carne y sus derivados. Las bacterias del género Salmonella pueden agruparse en tres divisiones dependiendo de su relación con los animales superiores: (1) bacterias que infectan sólo a humanos (S. typhi y S. paratyphi); (2) bacterias adaptadas a un huésped animal (S. gallinarum, S. abortusequi, S. abortus-ovis, S. cholerasuis) y (3) Salmonellas que no presentan preferencia de huésped y son patógenas tanto para hombres como para animales. En todos los casos puede haber individuos portadores sanos (que no desarrollan la enfermedad) que son agentes importantes de la dispersión del patógeno 3.5.2.8.6. Shigella

Algunas especies de shigella que determinan disenterías bacilares son transportadas por los alimentos.

3.5.2.8.7. Yersinia

Patógeno de roedores que puede pasar a humanos causando enfermedades serias (peste bubónica o peste neumónica causada por Yersinia pestis) y procesos diarréicos (Yersinia enterocolitica).

3.5.2.9.

Espiriláceas

Vibrio es el único genero de esta familia que se encuentra con cierta frecuencia en los alimentos; se ha encontrado en la sal y en las salmueras utilizadas en la preparación de carnes y pescados.

3.5.2.10. Bruseláceas

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Se cita esta familia únicamente porque algunas de las bacterias patógenas que comprende pueden ser transmitidas por los alimentos: Pasteurella tularensis, de ardillas y conejos, puede determinar la tularemia del hombre; las especies de Brusella de los animales ocasionan a veces brucelosis.

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION 1.

La cápsula de la célula procariota; a) es constante b) tiene un grosor inferior a 0,1 µ c) confiere protección ante la fagocitosis d) se tiñe con los colorantes habituales e) no interviene en el fenómeno de Neufeld

2.

Una agrupación de bacterias de 8 en 8 en forma de cubo recibe el nombre de: a) Diplos b) Tétradas c) Sarcinas d) Cadenas e) Racimos

3.

Son funciones del nucleoide: 1= La replicación del ADN y la segregación del cromosoma; 2= La transcripción; 4= La regulación e intervención en la traducción y en la transferencia genética a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

4.

Son funciones de la membrana citoplasmática: 1= Actuar como biomembranas: transporte, barrera osmótica; 2= Suplir la carencia de estructuras especializadas en reacciones energéticas (enzimas respiratorios), secreción (descarga de desechos y productos), síntesis de estructuras y moléculas externas; 4=Conferir rigidez a la bacteria a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

5.

Los ribosomas bacterianos: 1= Son numerosos (18.000 por célula); 2= Tienen una composición de RNAr 60% y proteínas 40 %; 4= Tienen una subunidad grande de 70 S con 34 proteínas y RNA de 23 S a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

6.

Los plásmidos: 1=Son ADN extracromosómico; 2=De 100 a 1000 veces menor que el cromosoma con extremos engarzados (circular); 4=Confierenrasgos o características y no son necesarios para la supervivencia. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

7.

Los pili : a) los comunes se encuentran en pequeño número 1- 4 por célula b) están constituidos por una proteína denominadapilina de un peso molecular de 17.000 daltons c) los sexuales se encuentranen gran número 100-200 por célula d) los comunes son largos de 20 nm e) los sexuales son cortos f) los sexuales son soportes de la adherencia y poseenadhesinas Los cocos en cadena se denominan: a) Micrococos b) Sarcinas c)Estafilococos d) Estreptococos e) Diplococos

8.

37

9.

Las fimbrias : 1= Son abundantes (de 100 a 200 por célula); 2= Son fibrillas de composición variable; 4 = Tienen una función de adherencia (colonización en tejidos y fijación en biofilms) a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 7

10.

Las bacterias con una morfología en forma de coma reciben el nombre de: a) Cocos b) Bacilos c) Espirilos d) Vibrios e) Sarcinas

11.

La pared celular tiene importancia en la clasificación de los grupos taxonómicos mayores. Asi se agrupan: 1= En la División I: Gracillicuteslas bacterias Gram (-); 2= En la División II: Firmicutes las bacterias Gram (+); 4= En la División III:Tenericutes Clase I: Mollicutes las bacterias sin Pared Celular (micoplasmas) a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 7

12.

La pared celular de las bacterias: 1=Es una estructura relativamente rígida debido al peptidoglicano; 2=Es la envoltura más interna de la célula; 4=Da forma a las bacterias y la protege de los cambios depresión. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

13.

La estructura del esporo bacteriano: 1= Presenta un Core ( estructuras de la forma vegetativa) compuesto de pared esporal, membrana esporal,nucleoplasma (excéntrico) y citoplasma; 2= Presenta un Cortex (peptidoglicano especial)compuesto de intina y exina (con queratina que le confiere la impermeabilidad); 4= Presenta un Exosporium (2ª cubierta lipoproteica) a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

14.

La estructura de las bacterias Gram (-): 1= Es más compleja; 2=Tiene membrana externa con una estructura semejante a la membrana celular con una hoja externa de LPS y una hoja interna de PS incluyendo porinas; 4= Tiene una capa fina de Peptidoglicano; 8= No presenta un espacio periplasmático con enzimas a) 6 b) 7 c)13 d)14 e)15

15.

La composición y estructura del DNA en los procariotas es como en los eucariotas: 1=Se ajusta al modelo de Watson y Crick con una doble hélice de 20 nm; 2=Tiene como residuos ácido fosfórico, pentosas, bases púricas (A, G) y bases pirimídicas (C, T); 4=Está distribuido en variossegmentos en lugar de una molécula única circular.

38

a)3 16.

b)4

c)5

d)6

e)7

La capa mucosa del glicocalix: a)Es gruesa, de consistencia gomosa, organizada b)Es desprendible, soluble, no organizada c)Está compuesta de unidades repetidas de polisacáridos y proteínas d)Excluye partículas (p.ej. tinta china en tinción negativa) e)Confiere carácter mucoide a las colonias

17.

Existen varios tipos de proteinas en la membrana celular: 1=Uniportadoras (una molécula y una dirección); 2= Simportadoras (dos moléculas y una dirección); 4= Antiportadoras (dos moléculas y dos direcciones) a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 7

18.

En la síntesis de peptidoglicano existen varias etapas: 1=Síntesis de precursores: NAM (N-acetil-murámico), NAG (N-acetilglucosamina)y peptidos; 2=Elongación del polimero lineal; 3 = Transpeptidación(puentes entre polímeros); 4=Formación del disacárido tetrapeptido. ¿En qué orden se realizan? a)1-2-3-4 b)1-2-4-3 c)1-3-4-2 d)1-4-2-3 e)14-3-2

19.

En la esporulación existen una serie de fases: 1. formación de las capas de exina e intina con incorporación de cristeina; 2. formación de la corteza con incorporación de ácido dipicolínico; 3.formación de un filamento de cromatina con liberación de antibiótico y exoenzima; 4. formación de un tabique de preespora; 5. formación de un protoplasto de la espora con la producción de catalasa resistente alcalor. a) 3-4-5-2-1 b) 4-5-3-2-1 c) 5-3-4-1-2 d) 5-3-4-2-1 e)3-4-5-1-2

20.

En la clasificación por la posición de los flagelos las bacterias se denominan : 1= Monótricas (tipo Vibrio); 2= Lofótricas (tipo Pseudomonas); 4= Anfítricas (tipo Espirilos); 8= Perítricas (tipo Enterobacterias) a) 6 b) 7 c) 13 d)14 e)15

21.

El significado y función del esporo bacteriano: 1=Es una forma de resistencia frente a deficiencias nutritivas, desecación, frio, calor,presión, etc; 2=No se da en todas las bacterias, sólo en algunas

39

especies de bacilos; 4=Se utiliza en clasificación lacapacidad de esporular y la posición del esporo en la bacteria. a)3 b=4 c)5 d)6 e)7 22.

El Pilus o los Pili sexuales: 1=Es una estructura tubular rígida de pilina; 2=Tiene la función en la conjugación de servir de puente de transferencia de DNA entre la célula dadora y la receptora; 4=Tiene también una función de adherencia (colonización tejidos y adherencia enbiofilms) a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

23.

El peptidoglicano: 1= es una molécula gigantesca que envuelve a la célula; 2= la unidad repetitiva es un monómero de N-acetil murámicounido a un pentapéptido; 4= la unidad repetitiva es un monómero deN-acetil murámico unido a un tetrapéptido; 8= la unidad repetitiva es un dímero de N-acetil glucosamina y N-acetil murámico unido a un tetrapéptido. a)3 b)4 c)5 d)8 e)9

24.

El mesosoma: 1= Son formaciones membranosas y tubulares; 2= Son más frecuentes en G +; 4= Aumenta la superficie y la función de membrana así como la secreción de enzimas (penicilinasas); 8= El mesosoma central interviene en la división celular, replicación DNA y la unión al material nuclear a)6 b)7 c)13 d)14 e)15

25.

El gancho del filamento: 1=Es una formación tubular; 2= En un extremo se inserta el filamento; 4= En el otro extremo se inserta el cuerpo basal y a través de éste se ancla a la célula a=3 b=4 c=5 d=6 e=7

26.

El flagelo bacteriano : 1= Es un filamento helicoidal; 2= De 12 a 18 nm de diámetro; 4= Compuesto de subunidades proteicas denominadas Pilinas de 40.000 dáltones a) 3 b) 4 c)5 d) 6 e) 7

27.

El esporo bacteriano: 1=Presenta una apariencia birrefringente pues no se tiñe con colorantes habituales; 2=Presenta una morfología esférica u oval con un diámetro: de 0.2 a 2.0 µ; 4=Tiene un alto contenido en agua del 70 al 80%. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

28.

El citoplasma soluble: 1= Es una solución gelatinosa, densa; 2=Tiene un alto contenido en agua (70 - 80 %); 4= No contiene moléculas disueltas (azúcares, aminoácidos, sales, etc). a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 7

40

29.

Cual de las siguientes son funciones de la pared celular de los procariotas: 1= Conferir rigidez a la célula; 2= Suministrar energía para el transporte activo por fosforilación oxidativa; 4= Ser el puntode anclaje de bacteriófagos. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

30.

Cuál de las siguientes es una fase del proceso de germinación? a) formación de tabiques de preesporas b) formación de protoplastos de la espora c) extrusión d) maduración e) formación de la corteza

31.

¿Cuál de la siguiente no es una función de la membrana citoplasmática de las bacterias? a) suministrar la energía para e transporte activo por fosforilización oxidativa b) suministrar rigidez a la célula c) ser una barrera osmótica d) sintetizar o participar en la síntesis de la pared y de la cápsula e) el formar mesosomas septales y laterales (función secretora).

32.

¿Cuántos ribosomas tiene aproximadamente una célula procariota en división?: a) 18 b) 180 c) 1.800 d) 18.000

e) 180.000

33.

Los coeficientes de sedimentación de las subunidades grande y pequeña de ribosomas bacterianos son: a) 30 y 50 b) 40 y 60 c) 30 y 60 d) 50 y 60 e) 40 y 50

34.

En una célula de E. coli cuantos ribosomas y polisomas suele haber: a) 18.000 ribosomas en 1.000 polisomas b) 18.000 ribosomas en 100 polisomas c) 1.000 ribosomas en 180 polisomas d) 1.000 ribosomas en 18 polisomas e) 500 ribosomas en 18 polisomas Las células procariotas poseen: 1 = Pared celular con peptidoglicano 2= Retículo endoplasmático; 4.= Aparato de Golgi; 8= Lisosomas 16. Mitocondrias; 32. Ribosomas 70S; 64= Membrana citoplasmática a)63 b)65 c)67 d)97 e)99

35.

36.

¿Cuál de las siguientes no es una denominación para el núcleo de las bacterias? a) equivalente nuclear b) cromosoma bacteriano c) nucleoplasma d) nucleolo e) nucleoide 41

37.

¿Cuál de la siguiente no es una función de la membrana citoplasmática de las bacterias? a) suministrar la energía para el transporte activo por fosforilización oxidativa b) suministrar rigidez a la célula c) ser una barrera osmótica d) sintetizar o participar en la síntesis de la pared y de la cápsula e) el formar mesosomas septales y laterales (función secretora).

38.

¿Cuál de las siguientes sustancias atraviesa la membrana por un sistema de transporte del tipo de "Difusión facilitada"? a) lactosa b) glucosa c) glicerol d) galactosa

39.

Una bacteria con un penacho de flagelos en un extremo se denomina: a) monotrica b) lofotrica c) anfitrica d) perítrica

40.

Las enterobacterias como las Salmonellas o Escherichia en relación con los flagelos son: a) perítricas b) lofotricas c) anfitricas d) monotricas

41.

Los pili o fimbrias: a) los comunes se encuentran en pequeño número 1-4 por célula b) están constituidos por una proteína denominada pilina de un peso molecular de 17.000 daltons c) los sexuales se encuentran en gran número 100-200 por célula d) los comunes son largos de 20 nm e) los sexuales son cortos f) los sexuales son soportes de la adherencia y poseen adhesinas ¿Cuál de las siguientes no es una estructura de la espora bacteriana? a) nucleoplasma excéntrico b) citoplasma duro y granuloso c) cortex con peptidoglicano d) cubierta intina e) aparato de Golgi f) exina con queratina ¿Cuál de las siguientes es una fase del proceso de germinación? a) formación de tabiques de preesporas b) formación de protoplastos de la espora c) extrusión d) maduración e) formación de la corteza El peptidoglicano: 1. es una molécula gigantesca que envuelve a la célula; 2= la unidad repetitiva es un monomero de N-acetil murámico unido a un pentapeptido; 4= la unidad repetitiva es un monomero de

42.

43.

44.

42

N-acetil murámico unido a un tetrapeptido; 8= la unidad repetitiva es un dimero de N-acetil glucosamina y N-acetil murámico unido a un tetrapéptido a)3 b)4 c)5 d)8 e)9 45.

Son inclusiones citoplasmáticas: 1. Gránulos de polifosfatos ; 2= Gránulos de lípidos; 4= Gránulos de glucosa; 8= Vacuolas de gases a)7 b)11 c)13 d)14 e)15

46.

Son funciones del cromosoma bacteriano: 1. Replicación del DNA; 2.=Transcripción; 4= Síntesis de proteínas; 8= Segregación de cromosomas a)7 b)11 c)13 d)14 e)15

47.

Son tipos de ADN extracromosómicos: 1. Factores sexuales; 2.= Factores de resistencia; 4= Plásmidos determinantes de patogenicidad; 8= Plásmidos degradantes Sol: a)7 b)11 c)13 d)14 e)15

48.

En la replicación del ADN extracromosómico: 1. Es dependiente de la replicación del cromosoma; 2= Existe competencia entre plásmidos; 4= Puede perderse el plásmido (curación) a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

49.

Los flagelos; a) tienen una estructura helicoidal b) son ramificados c) son rígidos y rectos d) son muy frecuentes en los cocos e) tienen un diámetro de 200 mm

50.

Los flagelos: a) están compuestos de una proteína denominada pilina b) el filamento está compuesto de 3 mono gemas c) Presenta un cuerpo basal con 2-4 anillos según sean de bacterias gram positivas o gram negativas d) intervienen en la adherencia o colonización e) además de proteínas presentan unos lípidos denominados "factor cuerda" 51. La composición del peptidoglucano presente en la pared celular de bacterias se determina por: a) Serología comparativa de proteínas b) Centrifugación en gradiente de CsCI c) Hibridación del ADN mitocondrial d) Cromatografía de hidrolizados ácidos e) Fusión de protoplastos 52. Cual de las siguientes partes de los flagelos no están formadas por flagelina?: 1) Filamento 2) asa 4) Anillo l8) Anillo S: 43

a)3

b)6

c)12

d)13

e)14

53.

¿Cual de las siguientes son funciones de la pared celular de los procariotas: 1= Conferir rigidez a la célula ; 2= Suministras energía para el transporte activo por fosforilación oxidativa ; 4= Servir de barrera mecánica y osmótica; 8= Ser el punto de anclaje de bacteriófagos; 16= Formar mesosomas septales o laterales a)5 b)7 c)13 d)15 e)21

54.

Cuando la concentración osmótica del exterior de la célula es inferior a la que existe en su interior? a) La célula pierde agua b) La célula gana agua c) La célula se arruga d) La célula secreta enzimas e) Ninguna de las anteriores Las bacterias Gram (-): 1= Se decoloran con alcohol-acetona; 2= La coloración final del Gram es roja; 4= Es espesor del pectidoglucano es mayor (10nm) que en las Gram + ; 8= Presentan una membrana externa con lípidos; 16= Presentan ácidos teicoicos en la pared celular a)3 b)7 c)11 d)27 e)31

55.

56.

Las formas L son resistentes a la penicilina porque: a) No son bacterias b) Carecen de plásmidos c) Carecen de pared celular d) Son protozoos e) Sus propiedades bioquímicas permanecen inalteradas

57.

Los flagelos: 1= No son visibles directamente al microscopio óptico; 2= Tienen una anchura aproximada de 20 nm; 4 = Son de naturaleza glucídica; 8 = Pueden medir hasta 10 veces la longitud de la célula a=7 b=11 c=13 d=14 e=15

58.

La capsula de la celula procariota: a) es constante b) tiene un grosor inferior a 0.1 micras c) se tiñe con los colorantes habituales d) confiere protección ante la fagocitosis e) no interviene en el fenómeno de Neufeld La membrana externa de las bacterias G- contiene siempre: 1proteinas 2- fosfolipidos 4- lipopolisacaridos 8- polisacaridos 16acidos teicoicos a) 5 b) 7 c) 10 d) 11 e) 23

59.

60.

El ADN es el portador de la informacion genetica en los seres vivos. Esta informacion radica en: a) su estructura primaria b) su estructura secundaria c) su estructura terciaria d) asociacion DNAproteina

44

Capitulo 4.

LA CELULA EUCARIOTICA: ESTRUCTURA Y FUNCION

4.1. Cilios y flagelos Al igual que las bacterias, muchas células eucariotas poseen estructuras para la locomoción denominadas cilios y flagelos. Los cilios de los eucariotas son idénticos a los flagelos de los eucariotas en estructura, aunque son más cortos y numerosos. Su estructura es más compleja que la de los procariotas, están compuestos por microtúbulos, 9 pares que rodean un par central todo ello rodeado por una membrana. El flagelo de los eucariotas se mueve como un látigo al contrario de los procariotas que lo hacen rotando como un sacacorchos. 4.2. Pared celular Plantas, algas y hongos poseen pared celular mientras que el resto de los eucariotas no la poseen. La pared celular mantiene la forma celular y previene de la presión osmótica. La pared celular de las plantas, algas y hongos son distintas y distinta a la de las bacterias en cuanto a su composición y estructura física. Por ejemplo, la pared celular de eucariotas no contiene peptidoglucano. En plantas está compuesta de polisacáridos como la celulosa y pectina. La de los hongos filamentosos contiene quitina y celulosa y en levaduras manano. En las algas existe celulosa, otros polisacáridos y carbonato cálcico. 4.3. Membrana citoplásmica Independientemente de que la célula eucariota posea o no pared celular, posee membrana citoplasmática que rodea a la parte principal de la célula. La membrana semipermeable es una bicapa lipídica que posee insertadas proteínas. Algunas de estas proteínas atraviesan enteramente la membrana creando poros a través de los cuales los nutrientes entran dentro de la célula. A estas proteínas se las denomina permeasas. Las diferencias existentes entre la membrana de eucariotas y procariotas son:

-

Los eucariotas contienen esteroles (fundamentalmente colesterol) que le confieren rigidez a la membrana. En aquellos eucariotas que no poseen pared celular, la membrana está reforzada por microtúbulos de las proteínas actina y miosina. Los eucariotas no localizan los enzimas implicados en la generación de energía metabólica en su membrana. 45

4.4. Orgánulos celulares Dentro de la membrana citoplásmica está el protoplasma que se divide en carioplasma y citoplasma. El carioplasma es el material que hay dentro de la membrana nuclear, mientras que el citoplasma es el material existente entre la membrana nuclear y la membrana citoplásmica. En el citoplasma es donde se encuentran los orgánulos celulares que son estructuras rodeadas de membrana que realizan funciones especiales, tales como la fotosíntesis y respiración. Al contrario que los procariotas, el citoplasma de los eucariotas posee una extensa red de microtúbulos y estructuras proteicas que constituyen el citoesqueleto de la célula. Este citoesqueleto genera la forma de la célula y a través de él se mueven los orgánulos en el citoplasma. a.- Núcleo

El núcleo de los eucariotas se caracteriza por su membrana nuclear; es una doble membrana la cual se asemeja a dos membranas citoplasmáticas juntas, que contiene muchos poros grandes a través de los cuales pasan sustancias como proteínas y RNA. Normalmente posee forma esférica u oval. El núcleo contiene la información hereditaria de la célula en la forma de DNA. En el carioplasma que no se está dividiendo el DNA está combinado con proteínas como las histonas, dándole una apariencia fibrilar. Esta combinación de DNA y proteínas se llama cromatina. Durante la división celular la cromatina se condensa en cromosomas.

Dentro del carioplasma se encuentra el nucleolo, el cual aparece más oscuro con el microscopio electrónico. Alrededor del 5 al 10% del nucleolo es RNA, siendo el resto proteína. Esta estructura es el lugar de síntesis del RNA ribosomal y de los componentes esenciales del ribosoma. Los componentes proteicos de los ribosomas sintetizados en el citoplasma entran en el núcleo a través de los poros nucleares para combinarse con el RNA ribosomal recién sintetizado. Tanto las proteínas como el RNA forman las dos subunidades de los ribosomas que salen del carioplasma a través de los poros y se convierten en funcionales en el citoplasma. Los ribosomas de eucariotas son mayores que los de procariotas (80 S y 70 S respectivamente). Esto es debido a que las subunidades de eucariotas son 60 S y 40 S (en procariotas son 50 S y 30 S).

b.- Retículo endoplásmico El retículo endoplásmico es una red membranosa de sacos y túbulos que a menudo están conectados a la membrana nuclear y citoplásmica. Existen dos formas de retículo endoplásmico: el rugoso y el liso. El rugoso posee 46

ribosomas y el liso no. Las proteínas sintetizadas en el rugoso son liberadas en el citoplasma o pasan a través de su membrana dentro de los canales por donde son distribuidas a distintas partes de la célula. El retículo endoplásmico liso está implicado en la síntesis de glucógeno, lípidos y esteroides. Los canales del retículo endoplásmico liso también sirven para la distribución de las sustancias sintetizadas en él.

c.- Aparato de Golgi

Está compuesto de sacos membranosos que tienen vesículas esféricas en sus extremos. Fue descrito por primera vez por Camillo Golgi en 1898. Es el centro de empaquetamiento de las células eucariotas, responsable del transporte seguro de los compuestos sintetizados al exterior de la célula. El aparato de Golgi está conectado a la membrana citoplasmática donde se fusiona y así poder excretar el contenido fuera de la célula, proceso que se llama exocitosis. Otra función es la de empaquetar ciertos enzimas sintetizados en el retículo endoplásmico rugoso en unos orgánulos llamados lisosomas. Estos enzimas catalizan reacciones hidrolíticas incluyendo proteasas, nucleasas, glicosidasas, sulfatasas, lipasas y fosfatasas. El contenido de los lisosomas no se excreta sino que permanece en el citoplasma y participa en la digestión citoplásmica de los materiales ingeridos o absorbidos por la célula. El que los enzimas hidrolíticos permanezcan dentro del lisosoma protege a la célula de la acción lítica de estos enzimas. En adicción, el aparato de Golgi contiene glicosiltransferasas que unen moléculas de carbohidrato a proteínas para formar glicoproteínas.

d.- Mitocondrias Es un orgánulo citoplásmico donde se generan las moléculas de ATP durante la respiración aeróbica. La membrana interna está muy invaginada y es donde tiene lugar la conversión de energía. Aunque las mitocondrias son orgánulos de células eucariotas se parecen a las células procariotas; contienen sus propios ribosomas, que son 70 S, su propio DNA el cual es una única molécula circular que contiene la información genética necesaria para la síntesis de un limitado número de proteínas cuya síntesis tiene lugar en los propios ribosomas de las mitocondrias. Finalmente, las mitocondrias se dividen para formar nuevas mitocondrias de forma parecida a como lo hacen los procariotas e independientemente del núcleo celular; sin embargo, no se pueden dividir si se sacan del citoplasma. e.- Cloroplastos

47

Es el lugar donde ocurren las reacciones fotosintéticas, donde se utiliza la luz como fuente de energía para convertir el CO2 en azúcar y los átomos de O2 del H2O en moléculas de O2 gaseoso. El cloroplasto es una estructura rodeada por una doble membrana cuyo interior se denomina estroma. La membrana interna se pliega en el estroma formando sacos en forma de discos llamados tilacoides, los cuales contienen la clorofila y los carotenos que intervienen en la fotosíntesis. Cada conjunto de tilacoides se llama grano. Algunos tilacoides se unen a otros de otro grano formando una red. Los cloroplastos poseen las mismas características que las mitocondrias (ribosomas 70 S, DNA circular, fisión binaria). La similitud de las mitocondrias y los cloroplastos con los microorganismos procariotas dió base a la teoría endosimbiótica del origen de estos orgánulos.

48

PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION

1.

La transcriptasa (RNA polimerasa DNA dependiente): 1. Tienen un peso molecular de 400.000 en bacterias 2. Tiene un peso molecular mayor de 500000 en las células eucariotas 4. Tiene un peso molecular de 64.000 en las mitocondrias 8. Tiene un peso molecular de 250.000 en los cloroplastos. a)7 b)11 c)13 d)14 e)15

2.

Los eucariotas, inmoviles, no fotosintéticos y capaces de absorber nutrientes a través de su pared celular son: a) Eubacterias b) Virus c) Priones d) Algas e) Hongos

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Capitulo 5.

MOHOS Y LEVADURAS

5.1. Hongos

Los hongos son miembros del reino vegetal que no poseen raíces, tallos y hojas, carecen del pigmento fotosintético verde (la clorofila). 5.1.1.

Mohos

Son hongos multicelulares que forman un entramado Filamentoso conocido como micelio. Este compone de filamentos individuales llamados hifas. Pueden crecer sumergidos en alimentos o superficialmente en cuyo caso el crecimiento se caracteriza por aspecto Belloso o algodonoso. 5.1.1.1. Estructura de los mohos Son organismos multicelulares, compuestos por células individuales que tienen las mismas características que las bacterias, es decir, poseen un núcleo central envuelto por el citoplasma, una membrana semipermeable que asegura el intercambio con el exterior y una pared celular rígida. A veces, los núcleos están incluidos varios de ellos en una masa citoplasmática sin separaciones (no tabicados). Otras veces existe separación (tabicados) entre cada citoplasma que contiene un núcleo. La reunión de diversas formas de todas estas células constituye un micelio, que puede ser tan grande que lleva a verse incluso a simple vista. Un micelio tiene varias ramificaciones o hifas, en cuyos extremos se desarrollan las esporas que pueden quedar protegidas (esporangios) o al exterior (conidias). Las esporas se pueden formar también en una célula cualquiera del micelio que se cubre de una espesa y rígida pared (clamidosporas). 5.1.1.2.

Reproducción de mohos

Los mohos pueden desarrollarse a partir de un trozo de micelio, pero es raro que este ocurra. La reproducción de los mohos tiene lugar principalmente por esporas asexuales, pero también pero también puede ocurrir por esporas sexuales. a) Esporas asexuales Las esporas son más difíciles de destruir que el micelio y aguantan bien la sequedad y altas temperaturas (30-50 ºC) durante largos períodos de tiempo. El aire fácilmente lo desparrama y son conducidas a cualquier rincón para originar 50

nuevos mohos. Por ello en las empresas agroindustriales se deben limpiar bien las paredes, suelos, etc., para evitar problemas con estos microorganismos. Los tres tipos mas importantes son: 1. Conidios.- crecen en hifas espaciales denominados conidioforos generalmente son abiertos. 2. Esporangiosporas.-crecen en hifas espaciales denominados esporangioforo. Están encerrados en un esporangioforo o saco. 3. Artrosforas o oidios.- se forman de la fragmentación de una hifa cuyas células se convierten en artrosporas. Para Identificar un moho, se observa los esporangioforos son simples o ramificados, tipo de ramificación, tamaño, forma, color y localización de esporangios. Los conidios se pueden reconocer por su cabezuela.

b) Esporas sexuales Llamados también hongos “perfectos” estos pueden ser no tabicados (Ficomicetos ) o tabicados (Ascomicetos y Basidiomicetos). Los Ficomicetos que ocasionan oosporas se denominan Oomicetos, que generalmente son acuáticos y raros en alimentos; y los que producen zigosporas se denominan zigomicetos. Tanto las oosporas como zigosporas son el resultado de la fusión de un gameto masculino y uno de femenino, que están recubiertas por una fuerte membrana que les permite resistir la desecación durante largos periodos de tiempo. Los Ascomicetos producen esporas sexuales llamadas ascosporas, que se encuentran en un asca o saco, en número generalmente de ocho por asca. Los Basidiomicetos también producen esporas sexuales llamadas basidiosporas, esta última, es de poca importancia en la microbiología de los alimentos. 5.1.2. Clasificación de mohos

La clasificación de los hongos es muy compleja y aquí vamos a ver sólo lo más simple para poder seguir el curso. La clasificación se basa en dos criterios: Las hifas no tabicadas o tabicadas.

51

a) Hongos no tabicados FICOMICETOS . Son hongos inferiores (en algunos casos se discute si son hongos o no) y viven en ambientes acuosos. Destacan los géneros Mucor que participa en la producción de algunos tipos de alimentos y Phytophthora alguno de cuyos miembros son patógenos vegetales (por ejemplo P. infestans). a) Mucor. Son no septados, esperangioforos presentes en todas las partes del moho, pudiendo ser simples o ramificadas, columela esférica, cilíndrica o periforme, esporas lisas, los suspensores de las zigosporas son de igual tamaño, carecen de estolones, rizoides y esporangiolos. Las especies muy difundidas son M. racemosus, M. Rouxii interviene en el proceso “Amilo” de sacarificación del almidón; algunos mucor toman parte en la maduración de quesos. b. Rhizopus . Son no septados, posee estolones y rizoides que se obscurecen frecuentemente al envejecer, los esporangioforos se originan en nódulos en los que también forman los rizoides, los esporangios son grandes y generalmente negros, columela hemiesférica y apófisis en forma de copa, micelio bastante algodonoso y carece de esporangiolos. Frecuentemente se encuentra en el pan y en algunas frutas (fresas y semejantes) y hortalizas. Tabla 5.1. Principales géneros de mohos de los alimentos NO TABICADOS Ficomicetos (subclase Zigomicetos) Mucor Rhizopus Absidia Thamnidium

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TABICADOS Ascomicetos Neurospora Sclerotinia Deuteromicetos Alternaria Aspergillus Botrytis Cladosporium Fusarium Geotrichium Penicillium

c. Absidia. Semejante a rhizopus, del que se diferencia en que los esporiangioforos se forman en las porciones internodulares y en que los esporangios son pequeños y periformes. d. Thamnidium. No son septados, esporangioforos con esporangios apicales grandes y acumulos laterales de esporangiolos cerca de la base. Los esporangiolos son como esporangios de miniatura con dos a doce o mas esporas que se desarrollan en formaciones multiramificada que crecen cerca de la base del esporangioforo.

b) Hongos tabicados Llamados también hongos superiores se pueden agrupar en tres clases: 1.

Ascomicetos. Son septados. Los ascomicetos sexuales, se forman por la unión de dos células del mismo micelio y producen las distintas esporas llamadas ascosporas, se encuentran en el interior de una bolsa o asca. En los ascomicetos asexuales se reproducen por gemación, los mas importantes están los hongos filamentosos Neurospora, y hongos comestibles. Las otras especies pertenecen a las levaduras. Neurospora (monilia). Tenemos a la neurospora sitophila. conocida como hongo rojo del pan debido a que se desarrolla a menudo sobre este alimento de color rosa y escasa consistencia, también sobre los bagazos de la caña de azúcar y otros alimentos. Micelio septado, aéreo de filamentos largos formando una red poco apretada, hifas aéreas con conidios ovales, abundantes de color rosa a rojo-naranja, que forman cadenas ramificadas cerca de la parte superior de la colonia. Sclerotinia. Ciertas especies son responsables de algunas descomposiciones de hortalizas y frutas, en donde están en la fase conidial. Los conidios, en forma de limón, están en cadenas, teniendo un “disyuntor” que los separa.

2.

Basidiomicetos. A este grupo pertenecen las levaduras. En ellos las esporas sexuales (basidiosporas) se encuentran en el exterior de unas estructuras como forma de maza denominadas basidios.

3. Deuteromicetos. Tradicionalmente se conocían como hongos imperfectos porque en ellos no se había podido encontrar la forma sexual y, por consiguiente, no se sabe si producen ascosporas o basidiosporas. Actualmente y mediante el uso de técnicas de análisis del ADN se ha podido determinar que la mayoría de ellos pertenecen al grupo de los ascomicetos y, por alguna razón, han perdido la posibilidad de realizar la 53

reproducción sexual. Alguno de los hongos más importantes en microbiología industrial son deuteromicetos: Penicillium productor de la penicilina, Aspergillus productor de ácido cítrico. En esta clase de mohos los géneros más importantes en los alimentos especies con tabiques tranversales más importantes son: 1. Alternaria. Estos mohos presentan el micelio tabicado con conidioforos y conidios oscuros. Los conidios son se forma variada y tienen septas transversales y longitudinales. Deterioran activamente productos vegetales. 2. Aspergillus. Estos mohos producen conidioforos estas terminan en una protuberancia globosa o mazuda. Las conidias son esféricas, están formados por una sola célula y, en conjunto, presentan distintos colores. Estos mohos crecen sobre mochos alimentos determinando coloraciones amarillentas, verdosas u oscuras. Presentan micelio tabicado. Ciertas especies de este genero producen aflatoxinas carcinogenéticas, mientras otras se emplean como elaboradoras de proteasas y ácido cítrico. Se encuentran ampliamente distribuidas y se pueden hallar en pasteles, tortas, hortalizas, carnes y otros alimentos. 3. Penicilium. Estos organismos tienen un micelio septado, del que se forman los conidióforos, que se ramifican cerca de su extremidad para formar un dispositivo parecido a un pincel del que van las conidias. Las conidias se forman a partir de la fialides. Sobre los alimentos producen colores típicos como el azul y verde azulado. Estos mohos son importantes en la elaboración de ciertos quesos. Otros tienen interés en la producción de antibióticos (por ejemplo, penicilina). Se encuentran ampliamente distribuidos en el suelo, aire, polvo y otros muchos lugares, y se pueden hallar en alimentos como el pan, pasteles, frutas y compotas. Algunas especies producen la “prodredumbre blanda de las frutas. 4. Botrytis. Estos organismos producen canidioforas largas, delgadas frecuentemente pigmentadas. El micelio es tabicado y las conidias se disponen en posición apical. Las conidias son unicelulares y en conjunto de color grisáceo. Con frecuencia producen esclerocíos irregulares de color negro. Pueden causar un “enmohecimiento gris” en plantas y vegetales comestibles. Determinan importantes enfermedades o alteraciones comerciales en frutas y verduras. B. Cinerea presenta conidias y conidioforas . 5. Cladosporium. Este genero se caracteriza por la presentación de un micelio tabicado con conidióforos oscuros que se ramifican varias veces cerca del vértice. Las conidias son también oscuras, con 1 o 2 células y a 54

veces tiene forma de limón. C. Herbarun es una especie que produce manchas negras en la carne de vaca. 6. Fusarium. Estos mohos producen un extenso micelio, que en los cultivos aparece algodonoso con tonalidades rosas, púrpuras o amarillas. Los conidios tienen la forma de “Canoa”, pudiendo encontrarse aisladas o formando cadenas. Estos hongos tienen importancia en el deterioro de muchas frutas y verduras. Se encuentran asociados con la alteración de los plátanos denominada “manchas del cuello”. 7. Geotrichum (Oidium). Son hongos parecidos a las levaduras, que presentan diversos colores, de los que mas frecuente es el blanco. El micelio es tabicado y la reproducción tiene lugar por fragmentación del micelio en artrosporas. En algunas ocasiones a estos organismos se les a denominado. “mohos de lechería”, ya que son responsables del aroma y sabor de muchos tipos de quesos. También se designan como “mohos de la maquinaria” porque se producen en el equipo en contacto con los alimentos en las plantas de elaboración, sobre todo en las de enlatado de tomate. 5.2.

Levaduras

La mayoría de las levaduras son hongos unicelulares microscópicos que no forman micelio. Son seres de mayor dimensión que las bacterias, y con formas variables (esféricas, ovaladas, cilíndricas). Pueden tener de dos a incluso 100 micras de longitud y de 2 a 10 micras de diámetro

5.2.1. Estructura

Al igual que las bacterias, tienen núcleo, citoplasma, pared celular y membrana citoplasmática. El núcleo no tiene membrana de separación y queda incluido dentro del citoplasma. En este último puede haber una o más vacuolas, que son bolsas con material de reserva (azúcares, grasas) o con productos de desecho del metabolismo celular. La membrana citoplásmica es semipermeable, dejando pasar los elementos nutritivos que necesita la célula y permitiendo la salida de los desechos de la misma.

5.2.2. Reproducción de las levaduras

55

Las levaduras se reproducen de dos formas: 5.2.2.1. Asexuales  Por fisión simple. Como las bacterias.  Por gemación: la levadura le sale una protuberancia con formación de nuevo núcleo y compartiendo el citoplasma durante un período de tiempo. Después forma una doble pared de separación. 5.2.2.2. Sexuales Las levaduras que pueden reproducirse sexualmente se conocen como levaduras “verdaderas” este proceso implica la formación de ascosporas.

5.2.3.

Clasificación

Las levaduras pertenecen a la división de hongos Eumicetos. Las verdaderas levaduras encuadran en la clase Ascomicetos y las falsas o asporógenas en la clase Deuteromicetos.

Tabla 5.2. Principales géneros de levaduras en los alimentos VERDADERAS

FALSAS

Ascomicetos Debariomyces Pichia Saccharomyces

Deuteromicetos Candida Rhodotorula Torulopsis

5.2.3.1. Ascomicetos Se reproducen por medio de ascosporas seguida de la reproducción sexual. Los ascomycetos sobre todo las levaduras son importantes por que son utilizadas en la industria de la fermentación y como fuente de nutrientes pero también participan en la reducción de humos de las plantas muertas. 5.2.3.1.1. Debaryomices Las levaduras redondas u ovales forman películas sobre las superficies de carnes en salmuera, además estas se conservan en temperaturas frías o frescas, son las que se encuentran en refrigeración a temperaturas de almacenan de ciertas frutas y hortalizas.

56

5.2.3.1.2. Pichia Son hongos de ciclo completo, esto significa que alterna la fase sexual con la asexual, en su mayor parte de la propagación asexual va con el ciclo conidio y oidium, y la formación de la asca se realiza en los extremos de las hifas. 5.2.3.1.3.

Saccharomyces

Estas levaduras se encuentran especialmente en las fermentaciones, este tipo de levaduras se encuentran también en la cerveza y el pan. Se reproducen por gemación multipolar o por formación de ascosporas, puede pueden también desarrollarse a partir de las células diploides cuando estas representan la fase vegetativa. La especie S. Cereviceae se usa mucho en la industria alimentaria, especialmente en la producción de cerveza, vinos y producción de alhohol. 5.2.3.2. Deuteriomicetos 1. Candida. Son organismos levaduriformes que, en algunas ocasiones, se han incluido entre los Hongos imperfectos; concretamente dentro de la familia moniliaceae, junto con los géneros Trichothecium y Goetrichum. Se producen por fragmentación del micelio en blastosporas o por gemación. Son levaduras asporógenas que producen un pseudemicelio. Unas pocas especies tienen importancia industrial y medica. Son corrientes en muchos alimentos como las carnes frescas y curadas. Una de las especies produce el enranciamiento de la margarina. 2. Rhodotorula. Son levaduras ascosporógenas que algunas veces producen un pseudomicelio de tipo primitivo. Se producen por gemación multipolar. Muchas veces producen pigmentos rojos, tanto en los medios de cultivo como en diversos tipos de alimentos. Están ampliamente distribuidos en la naturaleza y con frecuencia, se encuentran en el aire y en el polvo. 3. Torulopis (Torula). se trata de levaduras ascosporogenas que dan lugar a células esféricas u ovales. Se producen por gemación multipolar y a veces son capaces de formar pseudomicelio de tipo primitivo. Ampliamente distribuidas en la naturaleza y pueden crecer en alimentos refrigerados de diversas clases.

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION 1. Los mohos son : a) Son hongos multicelulares y crecen a temperaturas altas b) Son hongos multicelulares que crecen a pH bajo c) Son hongos unicelulares que crecen en alta humedad d) Son hongos pluricelulares que crecen en humedades bajas e) Son hongos pluricelulares que crecen en un amplio rango de Aw. 2. Los mohos tienen la siguiente estructura: a) Núcleo, ribosomas, citoplasma, membrana citoplasmática, pared celular b) Núcleo, citoplasma, ribosomas, pared celular, tabiques c) Núcleo, citoplasma, ribosomas, membrana citoplasmática, hifas d) Núcleo, ribosomas, citoplasma, retículo endoplasmatico, septos. e) Núcleo, citoplasma, membrana citoplasmática, pared celular, cápsula 3. Los mohos se reproducen por :(Elección múltiple) a) Desparramiento de conidios b) Rompimiento de esporangio c) Fragmentación de una hifa. d) Formación de oosporas e) Formación de zigosporas. 4. Los mohos se clasifican en mohos tabicados y no tabicados, cual de las alternativas es incorrecta: a) Rhizopus son mohos no tabicados b) Mucor es moho tabicado c) Aspergillos es un moho tabicado d) Penicillium es un moho tabicado e) Absidia es un moho no tabicado 5. las levaduras se reproducen: (elección múltiple) a) Fisión simple b) Gemación c) Fragmentación d) División celular e) Formación de ascosporas 6. Las levaduras se clasifican en sexuales y asexuales marque la alternativa correcta a) Pichia es una levadura sexual b) Cándida es una levadura asexual c) Saccharomyces es una levadura asexual d) Rhodotorula es una levadura asexual e) Devariomyses es una levadura sexual 7. Las levaduras son: a) Hongos unicelulares que forman micelio b) Seres de mayor dimensión que los virus c) Hongos unicelulares que crecen en pHs altos d) Hongos unicelulares que crecen en humedades altas e) Hongos unicelulares que producen acidez

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8. Los hongos captan sus alimentos por: a) Fagocitosis b) Ingestión c) Fotosínteis d) Absorción e) Descomposición 9. ¿Cuál de los siguientes tipos de esporas fúngicas presenta movilidad? a) Clamidosporas b) Ascosporas c) Zigosporas d) Zoosporas e) Conidios s 30 10. Las levaduras se reproducen asexualmente por: a) fisión b) Gemación c) Ascosporas d) La a y la b pueden ser ciertas e) La a y la c son ciertas d 30 11. Las tiñas son: a) Micosis sistemáticas b) Micosis cutáneas c) Micosis tipo micetomas eumicóticos d) Micosis subcutáneas b 30 12. Filobasidiella noeformans es a) Una levadura ascomicética b) Una levadura basidiomicética c) Una levadura causante de micosis sistémica d) La a y la c son ciertas e) La b y la c son ciertas e 30 13. Candida albicans es: a) Una levadura de la que no se conoce reprodución sexual b) La forma levaduriforme de un hongo dimorfico c) Una levadura de tipo ascomicético d) Una levadura de tipo basidiomiceto 14. Los hongos se clasifican principalmente de acuerdo con: a) Criterior bioquímicos b) Criterios genéticos c) Criterios morfológicos d) Criterios serológicos 15. Las blastomicosis y coccidioidiomicosis son micosis: a) Cutáneas b) Vaginales c) Subcutaneas d) Sistemáticas e) Oculares d 30 16. Cryptococcus neoformans es: a) Una levadura c) Un hongo filamentoso

b) Un hongo dimórfico d) Una bacteria

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Capitulo 6. NUTRICION MICROBIANA 6.1. Nutrición de los microorganismos La gran meta que tiene un microorganismo es crecer y dividirse; para ello necesita duplicar el material que posee. Las células utilizan elementos químicos que provienen del medio ambiente para transformarlos en los constituyentes característicos que componen dicha célula. Estos compuestos químicos se llaman nutrientes y el proceso por el cual una célula transforma estos nutrientes en sus componentes celulares se denomina anabolismo o biosíntesis. La biosíntesis es un proceso que requiere energía. Esta energía se obtiene del medio ambiente. Las células pueden utilizar tres tipos distintos de fuentes de energía: luz, compuestos orgánicos o compuestos inorgánicos. Aunque algunos organismos obtienen su energía de la luz, la mayor parte lo hacen a través de compuestos químicos. Cuando estos compuestos químicos se rompen originando compuestos más simples se libera energía y a este proceso se le denomina catabolismo. El resultado colectivo de las reacciones anabólicas y catabólicas es el metabolismo. Cuando los microorganismos se separan de su hábitat (donde adquieren los nutrientes) y se cultivan en laboratorios o industrias se deben usar medios de cultivo que contengan los elementos químicos necesarios para su crecimiento. 6.2. Nutrientes

Los nutrientes que requiere una célula para su crecimiento se pueden clasificar en los siguientes grupos:

1.- Macronutrientes: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. 2.- Micronutrientes: fósforo, potasio, azufre, magnesio. 3.- Vitaminas y hormonas 4.- Elementos traza: zinc, cobre, manganeso, molibdeno, cobalto.

6.2.1. Macronutrientes Carbono. Todos los organismos necesitan carbono en alguna de sus formas. El carbono forma el esqueleto de los tres más importantes nutrientes (carbohidratos, lípidos y proteínas) que se utilizan para la obtención de energía así como material celular. Los microorganismos que utilizan compuestos

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orgánicos como fuente de carbono se llaman heterotrofos y aquellos que utilizan el CO2 como fuente de carbono se llaman autotrofos. Hidrógeno y Oxígeno. El hidrógeno y oxígeno forman parte de muchos compuestos orgánicos. Se encuentran en el H2O, como componentes de nutrientes y en la atmósfera. Además el O2 se utiliza en la respiración aeróbica como aceptor terminal de electrones. Nitrógeno. Todos los organismos requieren nitrógeno. El nitrógeno es metabolizado y entra a formar parte de las proteínas, ácidos nucleicos y polímeros de la pared celular. Las fuentes de nitrógeno que pueden ser utilizadas por diferentes organismos incluyen el N2 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. 6.2.2. Micronutrientes (c.a. 0,2 g / l) Fósforo. El fósforo es esencial para la síntesis de ácidos nucleicos y ATP; también forma parte de los fosfolípidos y polímeros de la pared celular. El fósforo se suministra normalmente como fosfato inorgánico; alternativamente se puede utilizar fosfato orgánico como son los glicerofosfatos y fosfolípidos. Potasio. El ión potasio actúa como coenzima y probablemente como catión en la estructura de RNA y otras estructuras aniónicas celulares.

Azufre. El azufre es necesario para la biosíntesis de los aminoácidos cisteina, cistina y metionina. También forma parte de coenzimas como biotina, coenzima A y ferredoxina. El azufre se suministra en forma inorgánica como sulfato u orgánica como cistina, cisteina y metionina.

Magnesio. Se utiliza como cofactor de reacciones enzimáticas donde actúa el ATP.

6.2.3. Vitaminas y hormonas Las vitaminas se clasifican en dos grupos, hidrosolubles y liposolubles. Dentro de éstas últimas la vitamina A, D y E no son necesarias para el crecimiento de las bacterias. Todas las vitaminas hidrosolubles, excepto el ácido ascórbico, son necesarias para el crecimiento de bacterias. La mayor parte de las

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vitaminas hidrosolubles son componentes de coenzimas. En los medios indefinidos se utiliza como fuente de vitaminas el extracto de levaduras. 6.2.4. Elementos traza (c.a. 25 mg / l) En general los requerimientos de elementos traza se conocen sólo cualitativamente ya que es difícil demostrar su requerimiento debido a que las cantidades necesarias se suelen encontrar a menudo como contaminantes en otros constituyentes del medio. Son necesarios para activar algunos enzimas; por ejemplo, el Mo6+ se necesita en la nitrogenasa que es el enzima que cataliza la conversión del nitrógeno atmosférico en amoníaco en la fijación biológica de nitrógeno. 6.3.

Permeabilidad y transporte

La membrana citoplásmica controla el paso de los nutrientes dentro de la célula, así como hacia fuera de la célula. Existen 4 mecanismos que regulan el transporte de nutrientes: 1.- Difusion pasiva

Las moléculas de H2O y algunos nutrientes liposolubles pasan libremente a través de la membrana hasta equilibrar concentraciones. No hay consumo de energía. 2.- Difusion facilitada

Los nutrientes se unen a una proteína transportadora para atravesar la membrana pasando de mayor a menor concentración. No hay consumo de energía. 3.- Transporte activo La mayor 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. Hay consumo de energía. El ATP distorsiona el sitio de unión de la proteína transportadora dificultando a la molécula salir de la célula. 4.- Transporte por translocacion de grupo En este tipo la proteína transportadora es un enzima que añade un grupo fosfato del ácido fosfoenolpirúvico al nutriente durante el transporte. Este nutriente 62

alterado ya no es capaz de unirse a la proteína transportadora por lo que se acumula dentro de la célula. PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION 1.

¿Cuál de los siguientes nutrientes pueden actuar como fuente de carbono, fuente de nitrógeno y fuente de energía? a) Glucosa b) Carbonato cálcico c) Nitrato amónico d) Péptidos e) Disacáridos

2.

Los microorganismos que crecen mejor a una concentración de oxígeno inferior a la atmosférica se denominan: a) Aerobios obligados b) Aerobios estrictos c) Aerobios facultativos d) Microaerófilos e) Anaerobios facultativos La glucosa entra en la célula bacteriana atravesando la membrana plasmática por el proceso de: a)difusión pasiva b)difusión facilitada c)transporte activo d)translocación de grupo e)puede usar diversos sistemas La maltosa y la lactosa entran en la célula bacteriana atravesando la membrana plasmática por el proceso de: a)difusión pasiva b)difusión facilitada c)transporte activo d)translocación de grupo e)puede usar diversos sistemas El glicerol entra en la célula bacteriana atravesando la membrana plasmática por el proceso de: a)difusión pasiva b)difusión facilitada c)transporte activo d)translocación de grupo e)puede usar diversos sistemas El oxígeno molecular entra en la célula bacteriana atravesando la membrana plasmática por el proceso de: a) difusión pasiva b)difusión facilitada c)transporte activo d)translocación de grupo e)puede usar diversos sistemas La fosfotransferasa está implicada en el transporte al interior de la célula de: a)glicerol b)lactosa c)maltosa d)glucosa e)bases púricas

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

El requerimiento de nitrógeno en la mayoría de las bacterias fotosintéticas se suple con: a)sales de amonio cuaternario b)aminoácidos c)nitratos d)amoniaco e)nitrógeno molecular La mayoría de las bacterias, nutricionalmente, pertenecen al grupo de: a)fotoautotrofos b)quimioautotrofos c)fotoheterotrofos d)quimioheterotrofos 63

e)prototrofos 10.

Un organismo auxotrofo para la leucina: 1=es heterotrofo 2=necesita leucina para crecer, además de una fuente de carbono, nitrógeno, azufre, fósforo... 4=el único compuesto orgánico que requiere es leucina. a)1 b)2 c)3 d) 4 e)5

11.

¿Cuales de las siguientes afirmaciones son ciertas?: 1=Los microorganismos fijadores de nitrógeno toman éste de la atmósfera ; 2=Los microorganismos fijadores de nitrógeno tienen nitrogenasa; 4=Los microorganismos fijadores de nitrógeno toman éste del suelo a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

12.

Un microorganismo que no necesita compuestos orgánicos de carbono para crecer, que obtiene ATP por un proceso de fosforilación oxidativa, que utiliza el Fe(2+) como donador de electrones y el O2 como aceptor de electrones, pertenece, nutricionalmente, al grupo: a) fotoautotrofos b)quimioautotrofos c)fotoheterotrofos facultativos d)fotoheterotrofos obligados e)quimioheterotrofos La membrana citoplasmática es una barrera semipermeable responsable del flujo de moléculas dentro y fuera de la célula. El tránsito de las móleculas por difusión: 1=es más fácil cuanto más pequeñas son las moléculas; 2=es más fácil si las moléculas son polares; 4=en el caso de las proteínas se realiza a través de pasillos formados por las propias proteínas de la membrana. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

13.

14.

15.

Las bases púricas y pirimidínicas entran en la célula de los procariotas por el sistema fosforibosil transferasa que es un sistema de transporte: a)transporte activo b)difusión facilitada c)exocitosis d)translocación de grupo e)difusión pasiva ¿Cuál de estas características se corresponden con el factor V? a) Termostable; NAD b) Termolábil; NAD c) Termostable; hemina d) Termolábil; hemina e) Ninguna de las anteriores

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Capitulo 7. CULTIVO DE LOS MICROORGANISMOS: MEDIOS DE CULTIVO 7.1. Diseño de los medios de cultivo

A la hora de diseñar un medio de cultivo no sólo hay que tener en cuenta los nutrientes sino también las condiciones físicas que permitan el crecimiento de los microorganismos. 1.- Aporte de nutrientes La cantidad y naturaleza de los nutrientes en un medio de cultivo viene determinada por el rendimiento de un producto en especial además de los requerimientos nutricionales del microorganismo.

2.- pH Un microorganismo puede alterar el pH del medio de cultivo como resultado de las sustancias producidas por el propio microorganismo; por ejemplo: Utilización de carbohidratos ----> Producción de ácidos orgánicos ----> Acidificación Catabolismo de proteínas ----> Producción de materiales nitrogenados ----> Alcalinización Estos cambios pueden llegar a ser tan grandes que inhiban el crecimiento del microorganismo. Estos cambios se pueden prevenir controlando el pH mediante sistemas tampón. Uno de los más utilizados en microbiología es la combinación de KH2PO4 y K2HPO4 tamponando el medio a un pH de aproximadamente 6,8. 3.- Necesidades de gases

Los gases principales que afectan al desarrollo microbiano son el oxígeno y el dióxido de carbono. Las bacterias presentan una respuesta amplia y variable al oxígeno libre clasificándose en cuatro grupos:

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i.- Aerobias: bacterias que se desarrollan en presencia de oxígeno libre. ii.- Anaerobias: bacterias que se desarrollan en ausencia de oxígeno libre. iii.- Anaerobias facultativas: bacterias que se desarrollan tanto en presencia como en ausencia de oxígeno libre. iv.- Microaerófilas: bacterias que crecen en presencia de pequeñas cantidades de oxígeno libre. Para desarrollar bacterias aerobias se incuban los medios de cultivo en agitación constante o introduciendo aire estéril en el medio.

Los anaerobios estrictos son muy sensibles al O2 por lo que se debe evitar la exposición de estos microorganismos al O2. Se puede obtener un ambiente de anaerobiosis por los siguientes métodos: A.- Agregando al medio de cultivo un compuesto reductor, como es el tioglicolato sódico, para disminuir el contenido de O2. B.- Quitando el O2 por procedimientos mecánicos y reemplazándolo por N2 o CO2. C.- Mediante reacciones químicas dentro del recipiente que contiene el medio de cultivo inoculado para combinar el oxígeno libre con otro compuesto. Por ejemplo: al encender una vela se transforma el oxígeno en dióxido de carbono. 4.- Suministro de luz Los organismos fotosintéticos deberán ser expuestos a una fuente de iluminación ya que la luz es su fuente de energía. Esta fuente de iluminación no debe plantear problemas de variación de temperatura, por lo que suelen usarse lámparas fluorescentes con un desprendimiento mínimo de calor. 5.- Control de la temperatura El desarrollo de las bacterias depende de reacciones químicas, y la velocidad con que se efectúan estas reacciones está influída por la temperatura, por lo que la temperatura puede en parte determinar la velocidad de crecimiento de los microorganismos. Cada especie microbiana posee una temperatura óptima de crecimiento clasificándose según esto en los siguientes grupos: i.- Psicrófilas: capaces de desarrollarse a 0° C o menos. Su temperatura óptima es alrededor de los 15° C. ii.-Mesófilas: crecen mejor entre 25 y 40° C.

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iii.- Termófilas: crecen mejor entre 45 y 60° C.

6.- Otros requerimientos

Halófilas: bacterias que para su crecimiento requieren altas concentraciones de sal (10 - 15%). Son aquellas bacterias aisladas del mar y ciertos alimentos. Otras bacterias, como las aisladas en las fosas marinas, requieren presiones superiores a las normales.

7.2.

Tipos de medios de cultivo

7.2.1. Estado:

A.- Medios líquidos B.- Medios sólidos: llevan un agente solidificante (Agar) que es un polisacárido acídico producido por ciertas algas rojas que gelifica por debajo de 45° C. Se usa a una concentración del 1,5%. C.- Medios semisólidos: agar a una concentración del 0,7%. 7.2.2. Composición: A.- Medios sintéticos o químicamente definidos. Llevan fuente de carbono, fuente de nitrógeno, sales que suplan iones (P, K, Mg, Fe, Ca...), otros elementos como son estimuladores del crecimiento (eritritol para Brucella abortus) pero siempre a concentraciones conocidas. B.- Medios complejos o de composición indefinida. Estos medios llevan ingredientes como extracto de levadura, peptona, infusión de cerebro, extracto de carne, etc. que contienen nutrientes en abundancia pero sin saber con exactitud la composición cualitativa ni cuantitativa de estos nutrientes. C.- Medios de enriquecimiento. Son medios complejos (normalmente) con aditivos adicionales para favorecer el crecimiento de determinados microorganismos (particularmente heterótrofos exigentes). Ejemplo: adicción de sangre, suero o extractos de tejidos de animales y plantas.

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D.- Medios selectivos. Son aquellos que favorecen por su diseño el crecimiento específico de un microorganismo particular (o grupo de microorganismos). Es de gran utilidad para el aislamiento de microorganismos a partir de una población microbiana mixta. Ejemplo: CO2 como fuente de carbono es selectivo para autotrofos; adiccionando cristal violeta se inhibe el crecimiento de los Gram (+); utilizando maltosa como única fuente de carbono sólo crecerán los que usen maltosa. E.- Medios diferenciales. Son aquellos destinados a facilitar la discriminación de microorganismos de una mezcla por sus propiedades diferenciales de crecimiento en dichos medios. Ejemplo: Agar sangre diferencia hemolíticos de no hemolíticos; McConkey diferencia lactosa (+) de lactosa (-). F.- Medios de mantenimiento. Suelen ser distintos a los de crecimiento óptimo ya que el crecimiento rápido y prolífico suele ocasionar la muerte rápida de las células. Ejemplo: al añadir glucosa y utilizarla los microorganismos producen ácidos, acidificándose el medio por lo que es preferible no utilizar glucosa en los medios de mantenimiento.

7.3. Aislamiento de microorganismos en cultivo puro Un cultivo puro es aquel formado por células provenientes de una sóla inicial y por tanto pertenecientes a la misma especie y cepa. Es una situación artificial ya que en la Naturaleza los microorganismos se encuentran formando poblaciones mixtas y heterogéneas. Es un artificio obligado para estudiar cada especie y cepa de microorganismo en particular. 1.- Métodos para aislar cultivos puros i. Técnica de siembra por estrías en placa. ii. Técnica de vertido en placa. iii. Técnica de enriquecimiento del cultivo: consiste en diseñar condiciones de cultivo que favorezcan específicamente al microorganismo que queremos aislar y que se encuentra en pequeñas cantidades. iv. Técnica de las diluciones en serie: se utiliza para microorganismos cuya proporción es mayoritaria dentro de la población mixta. v. Técnica de aislamiento de una sola célula mediante un micromanipulador. 2.- Mantenimiento y preservación de cultivos puros Se utilizan diversos procedimientos de acuerdo con las características y la tolerancia del microorganismo en cuestión: 68

i. ii. iii. iv.

Resiembra periódica en medios frescos. Preservación de cultivos con una capa de aceite mineral. Liofilización Almacenamiento a temperaturas muy bajas en presencia de agentes estabilizantes como glicerol o dimetilsulfóxido. Nitrógeno líquido (- 196° C).

3.- Colecciones de cultivos La primera colección conocida de cultivos tipo fue la de Kral en Praga (1900). Estados Unidos (ATCC) está en Rockville (Maryland). Francia (CIP) está en el Instituto Pasteur (París). Reino Unido (NCYC) está en Norwich. España (CECT) está en Valencia. Alemania (DSM) está en Darmstadt. Holanda (CBS) está en Baarn. Japón (IFO) está en Osaka.

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION

1.

El agar sangre es un medio de cultivo: 1=diferencial; 2=selectivo; 4=de mantenimiento; 8=mínimo; 16=complejo. a)9 b)17 c)19 d)20 e)21

2.

Un medio con extracto de levadura, glucosa y sales es un medio de cultivo: 1=diferencial; 2=selectivo; 4=de mantenimiento; 8=mínimo ;16=complejo. a)9 b)16 c)17 d)20 e)21

3.

En un medio de cultivo, rico, complejo, que lleve un indicador de pH que sea amarillo en medio ácido, verde en medio neutro y azul en medio alcalino, la utilización de un azúcar como la lactosa se observaría en el medio como aparición de color: a)azul b)verde c)amarillo d) no tendría ningún efecto en el color del medio e)diferente según se oxidase o redujese el indicador

4.

En un medio de cultivo, rico, complejo, que lleve un indicador de pH que sea amarillo en medio ácido, verde en medio neutro y azul en medio alcalino, la utilización de una proteína se observaría en el medio como aparición de color: a)azul b)verde c)amarillo d)no tendría ningún efecto en el color del medio e)diferente según se oxidase o redujese el indicador

5.

Los medios de cultivo de mantenimiento: 1=deben llevar vitaminas; 2=nunca llevan glucosa; 4=pueden llevar glicerol. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

6.

¿Cual de los siguientes microorganismos presenta un crecimiento invasivo (swarming) cuando crece en una superficie de agar?: a)Enterobacter b)Escherichia c)Proteus d)Yersinia e)Serratia

7.

Los medios de cultivo de mantenimiento: 1=deben llevar vitaminas; 2=nunca llevan glucosa; 4=pueden llevar glicerol. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

8.

El medio de MacConkey es: 1=Selectivo; 2=Diferencial; 4=Contiene lactosa. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

9.

El CO2 como única fuente de carbono es selectivo para: a)autotrofos b)auxotrofos c)heterotrofos d)aerobios e)anaerobios

70

10.

El nitrógeno es necesario para la vida celular, son fuentes de nitrógeno: 1=el nitrato para los organismos fotosintéticos 2=el nitrógeno atmosférico para los fijadores de nitrógeno 4=compuestos reducidos de nitrógeno para la mayoría de las bacterias. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

11.

El crecimiento en agar sangre: 1=permite diferenciar a los microorganismos catalasa positivos de los negativos; 2=permite la observación de la existencia de la enzima coagulasa; 4= permite la observación de la existencia y características de la hemolisis. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

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Capitulo 8.

CRECIMIENTO MICROBIANO

8.1. Tiempo de generación Las principales reacciones de la síntesis celular son reacciones de polimerización, proceso por el cual los polímeros (macromoléculas) se sintetizan a partir de monómeros: síntesis de DNA, RNA y proteínas; que una vez sintetizadas se ensamblan formando las estructuras celulares tales como la envuelta celular, flagelos, ribosomas, cuerpos de inclusión, etc. En la mayor parte de los microorganismos este crecimiento continúa hasta que las células se dividen en dos nuevas células. El tiempo que requiere una célula para completar su ciclo es muy variable y depende de factores nutricionales y genéticos. El intervalo que transcurre en la formación de dos células a partir de una célula se llama generación y el tiempo requerido para esto es el tiempo de generación. 8.2.

Cálculo del tiempo de generación

Tiempo de generación (G) es el tiempo requerido para que una célula se divida o una población se duplique. t G = ----n Si partimos de una célula al cabo de una generación habrá duplicado su número y así sucesivamente en cada generación. Como se puede comprobar el crecimiento se produce en progresión geométrica: 1 generación -------------> 2 células = 21 2 generaciones -------------> 4 células = 22 3 generaciones -------------> 8 células = 23 4 generaciones -------------> 16 células = 24 5 generaciones -------------> 32 células = 25 Si partimos de N células (en microbiología los estudios se realizan con poblaciones), a un tiempo determinado (Ta) tenemos un número de células determinadas (Na). En la primera generación se duplicará el número de células (2Na) y así sucesivamente de tal manera que al cabo de un tiempo determinado Tb el número de células determinadas será Nb (Nb = 2n Na) donde n es el número de generaciones transcurridas desde Ta hasta Tb. En esta fórmula (Nb = 2n Na) conocemos todos los parámetros excepto el número n de generaciones transcurridas por lo que aplicando logaritmos será posible calcularlo. Una vez 72

obtenido el número de generaciones n transcurridas en un tiempo t podremos calcular el tiempo de generación G para ese microorganismo. Ta -------------> Na 1 generación -------------> 2Na = 21 Na 2 generaciones -------------> 4Na = 22 Na 3 generaciones -------------> 8Na = 23 Na 4 generaciones -------------> 16Na = 24 Na 5 generaciones -------------> 32Na = 25 Na n generaciones (Tb) -------> Nb = 2n Na

Nb = 2n Na

lg Nb = n lg 2 + lg Na lg Nb - lg Na n = -----------------------lg 2 lg Nb / Na n = ---------------lg 2 Nb n = 3,3 lg -------Na t G = -------------------3,3 lg Nb / Na

El tiempo de generación de la levadura Saccharomyces cerevisiae es de 90 minutos y el de la bacteria Escherichia coli es 20 minutos. Esta bacteria tiene un crecimiento muy rápido de tal manera que a partir de una sóla célula se obtienen al cabo de 8 horas (8 x 60 = 480 minutos; 480 : 20 = 24 generaciones; 224 = 2 x 106 células) 2 millones de células. Esta misma bacteria al cabo de dos días se habría multiplicado hasta 2,2 x 1043 células. Una bacteria pesa aproximadamente 10-15 -10-11 gramos por lo que el peso de todas estas células es de aproximadamente 2,2 x 1030 gramos que equivalen a 8 veces el peso de la Tierra.

73

8.3. Curva de crecimiento Es la representación gráfica del logaritmo del número de células frente al tiempo. La curva teórica sería una recta pues los microorganismos estarían creciendo constantemente pero en la práctica la curva presenta distintas fases:  Fase de latencia: período de adaptación de un microorganismo a un nuevo medio de cultivo.  Fase exponencial o logarítmica: aumento regular de la población que se duplica a intervalos regulares de tiempo (G).  Fase estacionaria: cese del crecimiento por agotamiento de nutrientes, por acumulación de productos tóxicos, etc.  Fase de declinación o muerte: el número de células que mueren es mayor que el número de células que se dividen.

Las propiedades de un microorganismo dependerán de la fase de la curva en que se encuentren (la producción de antibióticos se lleva a cabo en la fase estacionaria). 8.4.

Crecimiento sincrónico

Hasta ahora se ha descrito el modelo de crecimiento de poblaciones bacterianas. Estos estudios no permiten concluir nada sobre el tipo de crecimiento de las distintas células ya que en la mayoría de los cultivos bacterianos el tamaño celular está distribuido al azar. Para obtener información sobre el tipo de crecimiento de las distintas bacterias debe recurrirse a los cultivos sincrónicos, es decir, cultivos en los que todos los individuos de una población están en la misma etapa del ciclo celular. Esto se puede conseguir por diversas técnicas:

Inducción: cambios repetitivos de temperatura o suministrando nutrientes. Selección: filtración o centrifugación diferencial. Una curva de crecimiento sincrónico es del siguiente tipo: el número de células del cultivo permanece aproximadamente constante durante el tiempo en el que las células recién formadas aumentan de tamaño; luego, el número de células se duplica de manera brusca.

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8.5. Cultivo contínuo

Consiste en mantener la población microbiana en fase exponencial de crecimiento. Se utiliza en fermentaciones industriales que requieren actividad metabólica máxima. Los sistemas de cultivo contínuo pueden hacerse funcionar como quimiostatos o como turbidostatos. En un quimiostato la velocidad de flujo de entrada y salida de nutrientes se mantiene a un valor determinado de tal manera que la velocidad de crecimiento del cultivo queda ajustada a esa velocidad de flujo. En un turbidostato el sistema incluye un dispositivo óptico que regula la turbidez controlando la velocidad de flujo.

8.6. Determinación del crecimiento microbiano El cálculo del número de células que existen en una suspensión se puede llevar a cabo mediante el recuento celular (microscopía, número de colonias), masa celular (peso seco, medida del nitrógeno celular, turbidimetría) o actividad celular (grado de actividad bioquímica en relación al tamaño de la población). Todos estos métodos se clasifican en dos apartados: métodos directos y métodos indirectos. Métodos directos: Recuento del número de células en una cámara Thoma Peso seco celular Determinación de nitrógeno o de proteínas totales Determinación de DNA Métodos indirectos: Recuento de colonias en placa Recuento sobre filtro de membrana Consumo de oxígeno Liberación de dióxido de carbono Concentración de un enzima constitutivo Decoloración de un colorante Incorporación de precursores radiactivos Medida de la turbidez 75

8.7. Efecto de los factores ambientales sobre el crecimiento No todos los microorganismos responden de la misma manera a los factores ambientales, lo que para unos puede ser beneficioso para otros es perjudicial. 8.7.1. Temperatura Es de los factores ambientales que más influye en el crecimiento de los microorganismos. Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de las reacciones enzimáticas hasta una cierta temperatura a la cual las proteínas, DNA y otras macromoléculas son sensibles y se desnaturalizan. Cada microorganismo tiene una temperatura mínima, óptima y máxima de crecimiento. La temperatura óptima siempre está más cerca de la temperatura máxima que de la mínima.  Psicrófilos: temperatura óptima baja (Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes)  Mesófilos: temperatura óptima normal (la mayor parte de los organismos)  Termófilos: temperatura óptima alta (microorganismos aislados de áreas volcánicas)  Termófilos extremos: temperatura óptima muy alta (Thermococcus celer 103° C) 8.7.2. pH Debido a que los microorganismos cambian el pH del medio cuando crecen se debe añadir un tampón en el medio para mantener el pH constante. Estos tampones funcionan en un rango de pH por lo que se deben utilizar diferentes tampones dependiendo del pH que se quiera en el medio. Para pH neutros se utiliza el tampón fosfato. Los ambientes naturales tienen un rango de pH que oscila entre 5 y 9. Los microorganismos que crecen a pH inferiores a 5 se denominan acidófilos (Thiobacillus pH: 0,5). Los microorganismos que crecen a pH superiores a 9 se denominan alcalinófilos (Bacillus pH: 11). 8.7.3. Agua Todos los organismos requieren H2O para vivir. Las sustancias absorben en mayor o menor medida moléculas de H2O que no están disponibles para los organismos. Esta disponibilidad del H2O es lo que se llama potencial de agua (aw) cuyos valores van de 0 a 1. El aw del H2O pura es 1; el aw de los frutos secos es 0,7; el aw de los campos de cultivo se sitúa entre 0,9 y 1,0.

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 Halófilos: microorganismos que viven en altas concentraciones de sales.  Osmófilos: microorganismos que viven en altas concentraciones de azúcares.  Xerófilos: microorganismos que viven en ambientes secos. 8.7.4. Oxígeno Aerobios: Obligados. Requieren O2 para crecer (21 %) Facultativos. No requieren pero crecen mejor en presencia de O2 Micraerófilos. Requieren pero a niveles más bajos que los atmosféricos (1 - 15 %) Anaerobios: Aerotolerantes. No requieren y crecen peor cuando el O2 está presente Obligados. La presencia de O2 es letal

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION

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¿Cuál de las siguientes no es una fase de la curva de crecimiento? a) latencial b) diauxia c) crecimiento exponencial d) estacionaria e) declinación o muerte Para determinar el número de bacterias vivas en un cultivo microbiano. ¿Cuál de los siguientes sería el más exacto?: a)Recuento del número de células b) Recuento de colonias en placa c)Medida de turbidez d) Peso seco celular e) Consumo de oxígeno ¿Cuál de los siguientes es un método directo de determinación del número de bacterias?: a) Volumen total/volumen bacteriano ( tipohematócrito) b) Turbidimétrico mediante colorímetro c) Con nefelómetro d) Recuento de viables e) Determinación del N total Para determinar el número de bacterias por un método directo. ¿Cuál de los siguientes eligirías?: a) microkjeldahl b) determinación del peso seco c) recuento de viables tras dilución y cultivo d) turbidimétrico e) valor hematocrito del volumen total por volumen de medio La división de un coco por un plano sucesivamente paralelo dando una agrupación en cadena se denomina: a) Streptococcus b) Diplococo c) Tetrada d) Sarcinas e) Staphylococcus La división sucesiva en los tres planos del espacio de una bacteria esférica da lugar a una agrupación denominada: a) Diplococo b) Estreptococo c) Sarcina d) Tetrada e) Estafilococo ¿A qué se denomina esciparidad?: a) a la fisión binaria transversal b) a la rotura de la pared celular por un antibiótico c) es una agrupación de diplos d) a la simetría de los apéndices bacterianos e) a la estructura macromolecular de la membrana Los nutrientes se agotan, se acumulan materias residuales tóxicas, cambia el pH, disminuyen los aceptores de H, la tasa de división celular disminuye, aumenta el número de microorganismos que mueren. En que momento de la curva de crecimiento pueden tener lugar todos estos fenómenos: a) fase de latencia b) fase logarítmica 78

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c) fase estacionaria d) fase de declinación o muerte e) Punto F f) fase exponencial Una bacteria creciendo en condiciones ideales de nutrientes y cambio de medio, teniendo un tiempo de duplicación de 15 minutos al cabo de 3 días, su masa equivaldría aproximadamente a: a) 1 Dm cúbico b) 1Hm cúbico c) 1 Km cúbico d) 10 elevado a 9 km cúbicos e) 10 elevado a 12 km cubicos Los microorganismos psicrófilos tienen una temperatura óptima de crecimiento entre: a) 0-10 ºC b) 10-20 ºC c) 20-40 ºC d) 40-50 ºC e) 50-60 ºC Una bacteria que crece en elevadas concentraciones salinas (p.e. en una salina) se denomina: a) acidófila b) basófila c) halófila d) mesófila e) auxótrofa Los microorganismos como el Vibrio cholerae que es capaz de crecer y multiplicarse en condiciones de pH altos por encima de 8 o 9 se denominan: a) protótrofos b) auxótrofos c) litótrofos d) basofilos e) psicrófilos En qué fase de la curva de crecimiento las células son grandes al comienzo de la misma y a medida que el tiempo de duplicación disminuye el tamaño medio se reduce? a) latencia b) crecimiento exponencial c) estacionaria d) declinación La fórmula X= 0.69/Tg en la que Tg es el tiempo de generación corresponde a; a) X= tiempo de duplicación b) X = tasa de crecimiento c) X = velocidad de crecimiento d) X = incremento de masa celular e) dX = régimen de nutrientes Las bacterias con una temperatura óptima entre 50-60 ºC y un rango de 25-80 ºC se denominan; a) halófilas b) mesófilas c) psicrófilas d) termófilas e) basófilas En la siguiente fórmula del crecimiento microbiano: K=1/t de generación, K es: a) tasa de crecimiento b) constante de crecimiento microbiano c) pendiente de la recta de crecimiento exponencial d) tiempo de duplicación e) ninguna de las anteriores El tiempo de generación del Escherichia coli es aproximadamente: 79

a) 2 minutos b) 10 minutos c) 20 minutos d) 40 minutos e) 60 minutos 18. ¿En cuál de las siguientes condiciones de cultivo no existiría fase de latencia?: a) Trasfiriendo un inóculo en fase de latencia a medio fresco de igual composición b) Trasfiriendo un inóculo en fase estacionaria a medio fresco de igual composición c) Trasfiriendo un inóculo en fase exponencial a medio mínimo d) Trasfiriendo un inóculo en fase exponencial a medio fresco de igual composición e) ninguna de las anteriores 19. Mediante un cultivo continuo se puede estudiar: 1= La influencia de determinados factores sobre el crecimiento de una población; 2= Su curva de crecimiento; 4= Utilización de sustratos; 8= Ecología de poblaciones microbianas a)3 b)9 c)11 d)13 e)15 20.

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¿Cómo conservaría una capa microbiana durante 10 años? a) Resembrandola periódicamente b) En un medio de enriquecimiento c) Liofilizándola y congelándola d) en un medio de mantenimiento e) Bajo aceite mineral en un medio definido. Cronológicamente las fases de la curva de crecimiento de un microorganismo son: a) Latencia, Exponencial y Estacionaria b) Exponencial, Latencia y Muerte c) Estacionaria, Exponencial y Latencia d) Exponencial, Estacionaria y Latencia e) Latencia, Estacionaria y Exponencial En los experimentos de empobrecimiento súbito (step down):1= La velocidad de síntesis del ARN disminuye inmediatamente; 2= La velocidad de síntesis del ADN disminuye inmediatamente; 4= La velocidad de síntesis de las proteinas se mantiene durante un tiempo; 8= La velocidad de división celular se mantiene durante un tiempo a)9 b)11 c)12 d)13 e)15 La mayoría de las bacterias se multiplican por: a) Fisión binaria b) Fragmentación de filamentos c) Esporulación d) Fisión terciaria e) Cuerpos fructíferos Las bacterias halófilas: a) Crecen a baja temperatura b) Crecen a presión muy baja c) Crecen entre 45 y 50 ºC d) Crecen en condiciones de humedad inferiores al 60% e) Crecen a elevada concentración de sal

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Los microorganismos que crecen mejor a una concentración de oxígeno inferior a la atmosférica se denomina: a) Aerobios obligados b) Aerobios estrictos c) Aerobios facultativos d) Microaerófilos e) Anaerobios facultativos ¿Qué bacterias se multiplican por fragmentación de los filamentos? a) Enterobacterias b) Pseudomonas c) Estafilococos d) Actinomicetos e) Rickettsias Si una bacteria se multiplica por fisión binaria, ¿cuántas células habrá originado después de 7 generaciones? a)7 b) 32 c) 64 d)128 e)256

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El crecimiento de un microorganismo sometido a diferentes condiciones ambientales (pH, temperatura, humedad, etc) es una característica: a) Morfológica b) Fisiológica c) Bioquímica d) Genética e) Ambiental 29. Una bacteria que crece en elevadas concentraciones salinas ( p.e. una salina) se denomina: a) acidofila b) basofila c) auxotrofa d) mesofila e) halófila

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Capitulo 9. CONTROL DE LAS POBLACIONES MICROBIANAS: ESTERILIZACION Y DESINFECCIÓN

9.1. Definiciones y conceptos Esterilización: eliminación de toda forma de vida, incluídas las esporas. Desinfección:

proceso

de

destruir

los

agentes

infecciosos.

Antisepsia: operaciones o técnicas encaminadas a crear un ambiente que impida el desarrollo de los microorganismos e incluso pueda matarlos. Asepsia: técnicas empleadas para impedir el acceso de microorganismos al campo de trabajo. Antibiosis: fenómeno biológico en el que existe una detención o destrucción del crecimiento microbiano debido a sustancias producidas por otro ser vivo. Antimicrobianos: sustancias que matan o inhiben el crecimiento de los microorganismos (antibacterianos, antifúngicos, etc.). Microbicidas: sustancias que matan las formas vegetativas, pero no necesariamente las esporas de un microorganismo (bactericida, fungicida, etc.). Microbiostáticos: sustancias que inhiben el crecimiento de microorganismos (bacteriostáticos, fungistáticos, etc.). Antisépticos: se refiere a sustancias que se aplican sobre el cuerpo. Desinfectantes: se refiere a sustancias empleadas sobre objetos inanimados. Agentes terapéuticos: antimicrobianos empleados en el tratamiento de infecciones. Agentes quimioterapéuticos: sustancias químicas empleadas en el tratamiento de enfermedades infecciosas o enfermedades causadas por la proliferación de células malignas. Antibióticos: sustancias producidas por un ser vivo que se oponen a la vida de otro ser vivo.

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9.2. Muerte de las poblaciones microbianas y curvas de supervivencia Criterio de muerte de un microorganismo: pérdida irreversible de la capacidad de reproducción en un medio adecuado. Para poder determinar la eficacia antimicrobiana (la muerte de los microorganismos) se utilizan técnicas que descubran a los sobrevivientes es decir, a los capaces de reproducirse; ya que los incapaces de reproducirse están muertos. Esto se determina generalmente mediante métodos cuantitativos de siembra en placa en los que los supervivientes se detectan porque forman colonias. Cuando una población microbiana se expone a un agente letal, la cinética de la muerte es casi siempre exponencial ya que el número de supervivientes disminuye de forma geométrica con el tiempo. Si representamos gráficamente el logaritmo del número de supervivientes frente al tiempo se obtiene una línea recta cuya pendiente negativa define la tasa de mortalidad. Esta tasa de mortalidad nos dice sólamente que fracción de la población inicial sobrevive a un determinado período de tratamiento. Para determinar el número real de sobrevivientes es necesario conocer además el tamaño inicial de la población. De acuerdo con esto, para establecer los procedimientos de esterilización hay que tener en consideración dos factores: la tasa de mortalidad y el tamaño de la población inicial. En la práctica de la esterilización la población microbiana que ha de ser destruida es mixta. Como los microorganismos difieren ampliamente en su resistencia a los agentes letales, los factores que se hacen significativos son el tamaño de la población inicial y la tasa de mortalidad de los miembros más resistentes de la población mixta. Para asegurar la fiabilidad de los métodos de esterilización se utilizan suspensiones de esporas de resistencia conocida. Los procedimientos rutinarios de esterilización se diseñan siempre de forma que proporcionen un amplio margen de seguridad. 9.3. Condiciones que influyen en la accion antimicrobiana Temperatura: a mayor temperatura mayor acción. Tipo de microorganismo: las células vegetativas en desarrollo son mucho más susceptibles que las esporas. Estado fisiológico de las células: las células jóvenes son más vulnerables que las viejas. Ambiente:   

El calor es más eficaz en un medio ácido que en uno alcalino. La consistencia del material, acuoso o viscoso, influye marcadamente en la penetración del agente. Las concentraciones altas de carbohidratos aumentan, por lo general, la resistencia térmica de los organismos.

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

La presencia de materia orgánica extraña reduce notablemente la eficacia de los agentes químicos antimicrobianos por inactivar éstos o proteger al microorganismo.

9.4. Agentes esterilizantes físicos 9.4.1.

Altas temperaturas

La alta temperatura combinada con un alto grado de humedad es uno de los métodos más efectivos para destruir microorganismos. Hay que distinguir entre calor húmedo y calor seco. El húmedo mata los microorganismos porque coagula sus proteínas siendo más rápido y efectivo que el calor seco que los destruye al oxidar sus constituyentes químicos. La acción letal del calor es una relación de temperatura y tiempo afectada por muchas condiciones. Por ejemplo, las esporas de Clostridium botulinum son destruidas en 4 a 20 minutos a 120° C en calor húmedo, mientras que se necesitan alrededor de 2 horas de exposición al calor seco para obtener los mismos resultados. A.- Esterilización por calor húmedo: (se utiliza para soluciones acuosas) Autoclave: El calor en la forma de vapor a saturación y a presión es el agente más práctico para esterilizar ya que el vapor a presión proporciona temperaturas superiores a las que se obtienen por ebullición. El aparato utilizado se llama autoclave (una olla que regula la presión interna y el tiempo). Los autoclaves de laboratorio se emplean generalmente a una presión de vapor de una atmósfera por encima de la presión atmosférica lo cual corresponde a una temperatura de 120° C. El tiempo de exposición depende del volumen del líquido, de tal manera que para volúmenes pequeños (hasta unos 3 litros) se utilizan 20 minutos a 120° C; si los volúmenes son mayores debe alargarse el tiempo de tratamiento. Algunos materiales no se deben esterilizar en el autoclave. Sustancias que no se mezclan con el agua no pueden ser alcanzadas por el vapor sobreviviendo los microorganismos que contengan. Otras sustancias se alteran o son destruidas por tratamientos prolongados de calor empleándose en estos casos otros métodos de esterilización. Tindalización: Se utiliza cuando las sustancias químicas no pueden calentarse por encima de 100° C sin que resulten dañadas. Consiste en el calentamiento del material de 80 a 100° C hasta 1 hora durante 3 días con sucesivos períodos de incubación. Las esporas resistentes germinarán durante los períodos de incubación y en la siguiente exposición al calor las células vegetativas son destruidas. Pasteurización: La leche, nata y ciertas bebidas alcohólicas (cerveza y vino) se someten a tratamientos de calor controlado que sólo matan a ciertos tipos de microorganismos pero no a todos. La leche pasteurizada no es estéril. La temperatura seleccionada para la pasteurización se basa en el tiempo térmico 84

mortal de microorganismos patógenos (es el tiempo más corto necesario para matar una suspensión de bacterias a una temperatura determinada). Mycobacterium tuberculosis es de los microorganismos patógenos más resistentes al calor que puede transmitirse por la leche cruda y se destruye en 15 minutos a 60° C. Posteriormente se descubrió que Coxiella burnetti, agente causal de la fiebre Q, se encuentra a veces en la leche y es más resistente al calor que Mycobacterium tuberculosis por lo que la pasteurización de la leche se realiza a 62,8° C durante 30 minutos o a una temperatura ligeramente superior, 71,7° C durante 15 segundos (Flash-Pasteurización). B.- Esterilización por calor seco: (se utiliza para materiales sólidos estables al calor) Horno Pasteur: El calor seco se utiliza principalmente para esterilizar material de vidrio y otros materiales sólidos estables al calor. El aparato que se emplea es el horno Pasteur. Para el material de vidrio de laboratorio se consideran suficientes dos horas de exposición a 160° C. Incineración: La destrucción de los microorganismos por incineración es una práctica rutinaria en los laboratorios. Las asas de siembra se calientan a la llama de mecheros Bunsen. La incineración también se utiliza en la eliminación de residuos hospitalarios. 9.4.2.

Bajas temperaturas

En general, el metabolismo de las bacterias está inhibido a temperaturas por debajo de 0° C. Sin embargo estas temperaturas no matan a los microorganismos sino que pueden conservarlos durante largos períodos de tiempo. Esta circunstancia es aprovechada por los microbiólogos para conservar los microorganismos indefinidamente. Los cultivos de microorganismos se conservan congelados a -70° C o incluso mejor en tanques de nitrógeno líquido a -196° C. 9.4.3. Radiaciones A.- RADIACIONES IONIZANTES Rayos gamma: Las radiaciones gamma tienen mucha energía y son emitidas por ciertos isótopos radiactivos como es el Co60 pero son difíciles de controlar ya que este isótopo emite constantemente los rayos gamma en todas direcciones. Estos rayos gamma pueden penetrar los materiales por lo que un producto se puede empaquetar primero y después esterilizar. Rayos catódicos (Radiación con haz de electrones): Se usan para esterilizar material quirúrgico, medicamentos y otros materiales. Una ventaja es que el material se puede esterilizar después de empacado (ya que éstas radiaciones penetran las envolturas) y a la temperatura ambiente.

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B.- RADIACIONES NO IONIZANTES Luz ultravioleta: La porción ultravioleta del espectro incluye todas las radiaciones desde 15 a 390 nm. Las longitudes de onda alrededor de 265 nm son las que tienen mayor eficacia como bactericidas (200 - 295 nm). Se usan para reducir la población microbiana en quirófanos, cuartos de llenado asépticos en la industria farmacéutica y para tratar superficies contaminadas en la industria de alimentos y leche. La luz UV tiene poca capacidad para penetrar la materia por lo que sólo los microorganismos que se encuentran en la superficie de los objetos que se exponen directamente a la acción de la luz UV son susceptibles de ser destruídos. 9.4.4.

Filtración

Algunos materiales como los líquidos biológicos (suero de animales, soluciones de enzimas, algunas vitaminas y antibióticos) son termolábiles. Otros agentes físicos como las radiaciones son perjudiciales para estos materiales e imprácticos para esterilizarlos, por lo que se recurre a la filtración a través de filtros capaces de retener los microorganismos. Los microorganismos quedan retenidos en parte por el pequeño tamaño de los poros del filtro y en parte por adsorción a las paredes del poro durante su paso a través del filtro debido a la carga eléctrica del filtro y de los microorganismos. Debido al pequeño tamaño de los virus, nunca es posible tener certeza de que, por los métodos de filtración que dejan libre de bacterias una solución, se van a eliminar también los virus. A.- Filtros de membrana Los filtros de membranas son discos de ésteres de celulosa con poros tan pequeños que previenen el paso de los microorganismos. Existen distintos tipos de filtro dependiendo del tamaño de poro. Estos filtros son desechables. Además de utilizarse en la esterilización de líquidos se usan en el análisis microbiológico de aguas ya que concentran los microorganismos existentes en grandes volúmenes de agua. B.- Filtros HEPA Un filtro HEPA (High Efficiency Particulate Air) está compuesto por pliegues de acetato de celulosa que retienen las partículas (incluídos los microorganismos) del aire que sale de una campana de flujo laminar. 9.4.5.

Desecación

La desecación de las células vegetativas microbianas paraliza su actividad metabólica. Este proceso físico se utilizaba ampliamente antes del desarrollo de la refrigeración. El tiempo de supervivencia de los microorganismos después 86

de desecados depende de muchos factores, entre ellos la especie microbiana. En general, los cocos Gram (-) son más susceptibles a la desecación que los cocos Gram (+). Las endoesporas bacterianas son muy resistentes a la desecación pudiendo permanecer viables indefinidamente.

9.5. Agentes esterilizantes químicos 1.- Oxido de etileno: El requerimiento esencial para un agente químico esterilizante es que sea volátil así como tóxico para los microorganismos, de manera que pueda ser fácilmente eliminado del objeto esterilizado después del tratamiento. Normalmente se utiliza el óxido de etileno, un líquido que hierve a 10,7° C. Se usa en la industria para la esterilización de placas Petri, jeringas y otros objetos de plástico que se funden a temperaturas superiores a los 100° C. Debido a su alto poder de penetración estos objetos se empaquetan primero y después se esterilizan. El óxido de etileno actúa inactivando enzimas y otras proteínas que contienen grupos sulfidrilos (R-SH) mediante una reacción llamada alquilación (R-S-CH2CH2O-H). 2.- Glutaraldehido: Una solución acuosa al 2% presenta una amplia actividad antimicrobiana. Es efectivo frente a virus, células vegetativas y esporas de bacterias y hongos. Se usa en medicina para esterilizar instrumentos urológicos y ópticos. 9.5.1.

Desinfectantes y antisépticos

Esterilización: es el proceso de destrucción de todas las formas de vida microbiana. Desinfección: es el proceso de destrucción de los agentes infecciosos. Desinfectantes: son aquellas sustancias químicas que matan las formas vegetativas y no necesariamente las formas de resistencia de los microorganismos patógenos. Se refiere a sustancias empleadas sobre objetos inanimados. Antisépticos: son aquellas sustancias químicas que previenen el crecimiento o acción de los microorganismos ya sea destruyéndolos o inhibiendo su crecimiento y actividad. Se refiere a sustancias que se aplican sobre el cuerpo. 9.5.2. Inorgánicos

1.- Metales: Los más efectivos son el mercurio, plata, cobre y zinc. Actúan inactivando las proteínas celulares al combinarse con ellas. Entre los

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compuestos de mercurio que se emplean como antisépticos en heridas superficiales de la piel y mucosas están el mercurocromo (mercromina) y el mertiolato. Entre los compuestos de plata utilizados como antisépticos está el nitrato de plata (AgNO3) que en solución al 1% se ha utilizado para prevenir infecciones gonocócicas en los ojos de los recién nacidos aunque actualmente se está reemplazando por antibióticos como la penicilina. Entre los compuestos de cobre se encuentra el sulfato de cobre (CuSO4) que se utiliza como algicida en los recipientes abiertos que contienen agua. También es fungicida por lo que se utiliza para controlar las infecciones fúngicas de plantas (Mezcla Bordolesa). Los compuestos de zinc también son fungicidas por lo que se utilizan para tratar el pié de atleta. 2.- Acidos y álcalis: Actúan alterando la permeabilidad y coagulando las proteínas. En general los ácidos son más eficaces que los álcalis. Dentro de estos compuestos se encuentran el sulfúrico (H2SO4), nítrico (HNO3), hidróxido sódico (NaOH) e hidróxido potásico (KOH). Tienen aplicación limitada debido a su naturaleza cáustica y corrosiva. Aún así el NaOH se utiliza en la industria del vino para limpiar las cubas de madera. 3.- Compuestos inorgánicos oxidantes: actúan oxidando los componentes de la membrana y enzimas. El agua oxigenada (H2O2) al 6% (20 volúmenes) se utiliza como antiséptico en pequeñas heridas de la piel. 4.- Halógenos: Los halógenos especialmente el cloro y el iodo son componentes de muchos antimicrobianos. Los halógenos son agentes fuertemente oxidantes por lo que son altamente reactivos y destructivos para los componentes vitales de las células microbianas. Cloro: La muerte de los microorganismos por acción del cloro se debe en parte a la combinación directa del cloro con las proteínas de las membranas celulares y los enzimas. Así mismo en presencia de agua desprende oxígeno naciente (O) que oxida la materia orgánica: Cl2 + H2O ----------------> HCl + HClO (ácido hipocloroso) HClO ----------------> HCl + O (oxígeno naciente)

El gas cloro licuificado se utiliza en la desinfección del agua de bebida y piscinas. El hipoclorito sódico (lejía) al 1% se puede utilizar como desinfectante doméstico. Iodo: El mecanismo mediante el cual el iodo ejerce su acción antimicrobiana es debido a su acción oxidante. Además la habilidad que tiene el iodo para combinarse con el aminoácido tirosina resulta en la inactivación de enzimas y otras proteínas. El iodo se puede utilizar como antiséptico bajo dos formas: i) tintura de iodo, es una solución alcohólica (tintura) de iodo (I2) más ioduro potásico (KI) o ioduro sódico (NaI). ii) iodóforos, son mezclas de iodo (I2) con 88

compuestos que actúan como agentes transportadores y solubilizadores del iodo. Por ejemplo, la povidona iodada (Betadine) es un complejo de iodo y polivinil pirrolidona (PVP). Los iodóforos tienen la ventaja de que no tiñen la piel. Las preparaciones de iodo se utilizan principalmente para desinfectar la piel así como en la desinfección de pequeñas cantidades de agua. Los vapores de iodo se utilizan a veces para desinfectar el aire. 9.5.3. Orgánicos

1.- Alcoholes: El alcohol metílico (1C) es menos bactericida que el etílico (2C) y además es altamente tóxico. Hay un aumento en el poder bactericida a medida que aumenta la longitud de la cadena carbonada; pero como los alcoholes con peso molecular superior al del propílico (3C) no se mezclan en todas las proporciones con el agua, no se suelen utilizar como desinfectantes. Los alcoholes actúan desnaturalizando las proteínas, disolviendo las capas lipídicas y como agentes deshidratantes. El etanol al 96% se usa como antiséptico de la piel y como desinfectante en los termómetros clínicos orales y algunos instrumentos quirúrgicos. 2.- Fenol y compuestos fenólicos: Una solución acuosa al 5% de fenol mata rápidamente a las células vegetativas de los microorganismos. Sin embargo, las esporas son mucho más resistentes al fenol. Debido a que el fenol es tóxico y tiene un olor desagradable ya casi no se usa como desinfectante o antiséptico, siendo reemplazado por compuestos fenólicos que son sustancias derivadas del fenol menos tóxicas y más activas frente a los microorganismos. Lysol es una mezcla de compuestos fenólicos que se utiliza para desinfectar objetos inanimados como los suelos, paredes y superficies. El fenol y compuestos fenólicos actúan alterando la permeabilidad de la membrana citoplásmica así como desnaturalizando proteínas. 9.6. Evaluación de la actividad antimicrobiana de los desinfectantes y antisépticos

1.- Técnica de dilución en tubo: Primero se realizan diferentes diluciones del agente químico. El mismo volumen de cada dilución se dispensa en tubos estériles. A cada tubo se le añade la misma cantidad de una suspensión del microorganismo utilizado como prueba. A determinados intervalos de tiempo se transfiere una alícuota de cada tubo a otro tubo que contenga medio de cultivo. Estos tubos inoculados se incuban a la temperatura óptima de crecimiento del microorganismo utilizado como prueba durante 24 a 48 horas. Al cabo de este tiempo se examina el crecimiento del microorganismo mediante la aparición de turbidez en el tubo (crecimiento +) o ausencia de turbidez (crecimiento -). Aquellos tubos que presenten crecimiento negativo indican la dilución a la cual ese agente químico mata al microorganismo utilizado como prueba cuando este microorganismo es expuesto al agente químico durante ese período de tiempo.

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2.- Técnica de la placa de agar: Se inocula una placa que contenga medio de cultivo sólido con el microorganismo utilizado como prueba. El agente químico se coloca en el centro de la placa, bien dentro de un cilindro o impregnado en un disco de papel. Al cabo de 24 a 48 horas se observan zonas de inhibición (crecimiento -) alrededor del agente químico. Una modificación de esta técnica es la incorporación del agente químico en el medio de cultivo antes de verterlo sobre la placa. Una vez solidificado se inocula con el microorganismo utilizado como prueba, se incuba y se examina el crecimiento microbiano. 3.- Técnica del coeficiente fenólico: Es una técnica estandarizada que se utiliza para comparar el poder desinfectante de un agente químico frente al del fenol. Es una modificación de la técnica de dilución en tubo tal como se describe a continuación: (i) Se prepara una serie de tubos conteniendo cada uno 5 ml de diferentes diluciones del desinfectante. (ii) A la vez se prepara una segunda serie de tubos que contengan diferentes diluciones de fenol. (iii) Cada tubo de las dos series se inocula con 0,5 ml de un cultivo de 24 horas del microorganismo utilizado como prueba (cepas específicas de Salmonella typhi o Staphylococcus aureus). (iv) A los 5, 10 y 15 minutos se recoge una alícuota de cada tubo que se inocula en otro tubo que contenga medio de cultivo estéril. (v) Estos tubos inoculados se incuban durante 24 a 48 horas y se observa el crecimiento del microorganismo (aparición de turbidez). (vi) La mayor dilución del desinfectante que mate a los microorganismos en 10 minutos pero no los mate en 5 minutos se divide por la dilución mayor de fenol que dé los mismos resultados. El número obtenido es el coeficiente fenólico de ese desinfectante.

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION

1. Qué características básicas debe reunir un producto químico para ser empledo como agente para esterilizar materiales: a) tóxico para los microorganismos y soluble en agua b) tóxico para los microorganismos y no explosivo c) tóxico para los microorganismos y estable a pH ácido d) tóxico para los microorganismos y volátil 2. Un agente físico o químico que elimina todos los microorganismos se puede denominar: a) Desinfectante b) Esterilizante c)Esporocida d) Antiséptico e) Bacteriostático 3. Para la desinfección / esterilización gaseosa se utilizan: a)Yodóforos b) Formol c) Oxido de etileno y betapropiolactona d) Gas cloro y cloraminas e) Cresoles y clorhexidina 4. La acción de los detergentes: 1=Sobre la pared celular disminuyela tensión consiguiendo una fácil penetración; 2=Sobre la membrana citoplásmica se insertan sobre la capa lipídica creando canales y/o desorganizando la membrana; 4=Sobre los ribosomas disociando las dos subunidades impidiendo la síntesis de proteinas a)3 b)4 c)5 d)6 e)7 5. En las técnicas de evaluación de la actividad de desinfectantes y antisépticos: 1= Se utiliza el coeficiente de fenol como un estándar ; 2= La prueba de Rideal-Walter con subcultivos a los 2, 5, 10 y 15 minutos utiliza el coeficiente de fenol como indice de la actividad del desinfectante y la máxima dilución a la que se debe utilizar; 4=También se puede usar el recuento de viables antes y después de la acción del agente químico a)3 b)4 c)5 d)6 e)7 6. En la desinfección del agua de bebida en la producción de agua potable se puede utilizar: 1= Gas cloro; 2= Cloraminas; 4=Clorhexidina a)3 b)4 c)5 d)6 e)7 7. Dentro de los agentes químicos para el control de los microorganismos se considera desinfectante/esterilizante gaseoso a: a)formol b)aguaoxigenada c)betapropiolactona d)alcohol isopropílico e)fenol 8. Cúal de los siguientes métodos físicos por calor esteriliza?: a) Calor seco (130° C 15') b) Autoclave(120° C 15') c) Calor seco (130° C 60') d)Ebullición (100° C) e)Vapor fluente (100° C) 91

9. Algunas esporas de hongos, los quistes de protozoos, los virus desnudos(hepatitis B, poliovirus) y algunas bacterias como M. tuberculosis, Staphylococcus aureus presentan una resistencia relativa: a)alta b)moderada c)baja d)ninguna de las anteriores e) algunas formas alta resitencia y otras moderadaresistencia 10. Cual de entre los siguientes agentes mutagenos produce inactivacion insercional?: a.- Luz ultravioleta b.- Rayos X c.- Agentes alquilantes d.- Analogos de las bases e.- Transposones 11. La probabilidad de que el objeto tratado no contenga siquiera un superviviente, se llama: a) Esterilidad b) Asepsia c) Antisépsia d) Higiene e) Profilaxis 12.

¿Qué material esterilizarías en un baño Pasteur? a) Vidrio b) Ropa c) Medios de cultivo d) Plástico e) Asas de siembra

13.

Qué material no esterilizarías en un autoclave? a) Vidrio b) Ropa c) Medios de cultivos d) Pipetas e) Libros

14. Si un tubo de ensayo contenía 3000 bacterias y después de someterla a un proceso de esterilización queda sólo 2 bacterias, decimos que el tubo de ensayo está: a) Estéril b) No estéril c)Parcialmente estéril d) Sucio e) Ninguna de las anteriores 15.

En la desinfección del agua de bebida se suele utilizar: a)Yodóforos b) Compuestos de metales pesados c) Formaldehído y glutaraldehído d) Gas cloro y cloraminas e) Cresoles y clorhexidina

92

Capitulo 10. METABOLISMO MICROBIANO 10.1. Concepto de metabolismo El término metabolismo se utiliza cuando nos referimos a todos los procesos químicos que tienen lugar dentro de una célula. Los elementos químicos básicos que utiliza una célula provienen del medio ambiente y estos elementos químicos son transformados por la célula en los constituyentes característicos que componen dicha célula. Estos compuestos químicos se llaman nutrientes y el proceso por el cual una célula transforma estos nutrientes en sus componentes celulares se denomina anabolismo o biosíntesis. La biosíntesis es un proceso que requiere energía. Esta energía se obtiene del medio ambiente. Las células pueden utilizar 3 tipos distintos de fuente de energía: luz, compuestos orgánicos y compuestos inorgánicos. Aunque algunos organismos obtienen su energía de la luz, la mayor parte lo hacen a través de compuestos químicos. Cuando estos compuestos químicos se rompen originando compuestos más simples se libera energía. Este proceso se denomina catabolismo. Las células también necesitan energía para otras funciones celulares como es la motilidad (movimiento celular) y transporte de nutrientes. Como hemos visto existen dos procesos básicos de transformaciones químicas en las células: anabolismo y catabolismo. El resultado colectivo de las reacciones anabólicas y catabólicas es el metabolismo. 10.2. Clasificación de los organismos según su fuente de carbono y energía

FUENTE DE ENERGIA

FUENTE DE CARBONO

FOTOTROFOS

LUZ

QUIMIOTROFOS

QUIMICA

AUTOTROFOS

CO2

HETEROTROFOS

COMPUESTOS ORGANICOS

FUENTE DE ENERGIA

FUENTE DE CARBONO

FOTOAUTOTROFOS

LUZ

FOTOHETEROTROFOS ORGANICOS

LUZ

QUIMIOAUTOTROFOS

QUIMICA CO2 93

CO2 COMPUESTOS

QUIMIOHETEROTROFOS ORGANICOS

QUIMICA

COMPUESTOS

Fotoautotrofos: Vegetales, algas, bacterias fotosintéticas. Fotoheterotrofos: Bacterias Quimioautotrofos: Bacterias. Quimioheterotrofos: Animales, Protozoos, bacterias.

10.3. La energía y el poder reductor en el metabolismo microbiano: papel del ATP y de los piridin nucleótidos. La energía química es la energía liberada cuando un compuesto orgánico o inorgánico es oxidado. En biología las unidades de energía más usadas son la kilocaloría (Kcal) y el kilojulio (KJ). 1 Kcal = 4.184 KJ. La utilización de energía química en los organismos vivos está implicada con las reacciones de oxidación-reducción, llamadas REDOX ya que por cada oxidación que ocurre tiene que haber una reducción. Una oxidación se define como la eliminación de electrones de una sustancia y una reducción se define como la adición de electrones a una sustancia. En bioquímica, las oxidaciones y reducciones frecuentemente conllevan no sólo la transferencia de electrones, sino de átomos enteros de hidrógeno. La energía liberada como resultado de las reacciones redox debe de conservarse para ser utilizada por la célula. En los organismos vivos, la energía química liberada en las reacciones redox se transfiere normalmente a una variedad de compuestos fosfato en la forma de enlaces fosfato de alta energía. El compuesto más importante en los organismos vivos que contiene enlaces fosfato de alta energía es el adenosín trifosfato (ATP). El ATP contiene 2 enlaces fosfato de alta energía. Se puede considerar que el ATP tiene por objeto "atrapar" una parte de la energía libre que queda disponible en las reacciones catabólicas e impulsar reacciones biosintéticas al activar ciertos metabolitos intermediarios de la biosíntesis.

Además del ATP, existen otros compuestos de alta energía que activan intermediarios metabólicos y así impulsan ciertas reacciones de biosíntesis: Compuestos de alta energía de: Guanina, Uridina Glucógeno Citidina

Causa activación en la biosíntesis Proteínas, Peptidoglicano, Fosfolípidos 94

Desoxitimidina Acetil coenzima A

Lipopolisacáridos Acidos grasos

Ya hemos dicho que cuando ocurre una oxidación tiene que haber una reducción, es decir una sustancia que acepte los electrones eliminados. En la mayor parte de los casos, cada etapa de oxidación de un metabolito implica la eliminación de dos electrones y, por ello, la pérdida simultánea de dos protones; esto equivale a la eliminación de dos átomos de hidrógeno y se denomina deshidrogenación. Inversamente, la reducción de un metabolito implica la adicción de dos electrones y de dos protones y se considera una hidrogenación. Los compuestos que con más frecuencia llevan a cabo oxidaciones y reducciones biológicas (es decir, que sirven como aceptores de átomos de hidrógeno liberados en las reacciones de deshidrogenación y como donadores de átomos de hidrógeno requeridos para las reacciones de hidrogenación) son dos piridín nucleótidos: nicotinamida adenín dinucleótido (NAD) y nicotinamida adenín dinucleótido fosfato (NADP). Estos dos piridín nucleótidos pueden fácilmente sufrir oxidaciones y reducciones reversibles en el grupo nicotinamida. La oxidación-reducción reversible del NAD y del NADP puede simbolizarse así: NAD+ + 2H -----> NADH + H+ oxidado

reducido

NADP+ + 2H -----> NADPH + H+

10.4. Mecanísmos de obtención de ATP En el metabolismo, el ATP se genera por dos mecanismos bioquímicos fundamentalmente diferentes: Fosforilación a nivel de sustrato y fosforilación oxidativa. 1.- Fosforilación a nivel de sustrato: Mediante la fosforilación a nivel de sustrato, el ATP se forma a partir de ADP por transferencia de un grupo fosfato de alta energía de un intermediario de una ruta catabólica. La siguiente reacción sirve de ejemplo:

Acido 2 fosfoglicéricoAcido fosfoenolpirúvico + ADPAcido pirúvico + ATP Como consecuencia de la pérdida de una molécula de H2O, el enlace éster de baja energía del fosfato del ácido 2-fosfoglicérico se convierte en un enlace 95

enólico de alta energía en el ácido fosfoenolpirúvico. Este fosfato de alta energía puede luego ser transferido al ADP con lo que se produce una molécula de ATP. 2.- Fosforilación oxidativa (Transporte de electrones): En los diferentes modos de metabolismo microbiano, incluyendo la respiración y la fotosíntesis, el ATP se genera por transporte de electrones a través de una cadena de moléculas transportadoras que tienen una orientación fijada en la membrana celular. Los componentes de la cadena son moléculas transportadoras capaces de sufrir oxidaciones y reducciones de modo reversible de tal manera que cada miembro de la cadena es capaz de ser reducido por la molécula transportadora que le precede y oxidado por la que le sigue. En la cadena de transporte de electrones algunos miembros transportan átomos de hidrógeno (un electrón más un protón), mientras que otros transportan sólamente un electrón. La orientación de los transportadores en la membrana celular es tal que los transportadores de átomos de hidrógeno realizan el transporte hacia fuera de la célula y los transportadores de electrones lo realizan hacia el interior con lo que en cada confluencia se transporta fuera de la célula un protón. La membrana celular es impermeable a los protones; como resultado, el transporte de electrones retiene una porción de energía química liberada por la reacción global de la cadena (oxidación del donador primario de electrones por el aceptor terminal de electrones). Esta energía se utiliza en los sistemas de permeasas, movilidad celular por flagelos y en la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. Esta síntesis de ATP está catalizada por un enzima complejo unido a la membrana la ATP fosfohidrolasa (ATPasa). La fosforilación oxidativa se puede explicar aplicando el símil de la generación de energía eléctrica a través de agua embalsada. La membrana actúa como una presa que retiene el agua (en este caso los protones que se transportan fuera de la célula a través de la cadena transportadora de electrones); en el momento que se abren las compuertas (ATPasa) este agua liberada (protones) mueve la turbina (ATPasa) que genera energía eléctrica (síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico).

96

PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION 1.

¿Cuál de estos compuestos lleva a cabo con más frecuencia las oxidaciones y reducciones biológicas? a) ATP b) DNA c) NAD d) FAD e) ADP

2.

La ATPasa es un enzima que cataliza la síntesis de ATP en: a) Fosforilación a nivel de sustrato b) Fosforilación oxidativa c) No cataliza la síntesis de ATP d) Actúa independientemente del tipo de fosforilación e) Todas las demás respuestas son falsas

3.

Cuando las reacciones redox, durante el catabolismo, ocurren en ausencia de aceptores terminales exógenos de electrones, se denomina: a) Fermentación b) Respiración aeróbica c) Respiración anaeróbica d) Fosforilación oxidativa e) Anabolismo En la célula debe existir un equilibrio entre las formas oxidadas y reducidas de los piridín-nucleótidos. ¿Cuales son los dos componentes mayoritarios en el interior de la célula?: a) NAD+ y NADH b) NAD+ y NADPH + c) NAD y FADH d) NADP+ y NADPH e)NADP+ YNADH Un microorganismo que no necesita compuestos orgánicos de carbono para crecer, que obtiene ATP por un proceso de fosforilación oxidativa, que utiliza el Fe(2+) como donador de electrones y el O2 como aceptor de electrones, pertenece, nutricionalmente, al grupo: a) fotoautotrofos b)quimioautotrofos c)fotoheterotrofos facultativos d)fotoheterotrofos obligados e)quimioheterotrofos ¿Qué tienen en común los siguientes compuestos: succinil CoA, oxalacetato y fosfoenolpiruvato. a) Son donadores de eb) Son compuestos de baja energía c) Son compuestos de alta energía d) Son metabolitos precursores e) Intervienen en la generación de ATP por fosforilación a nivel de sustrato Un proceso en el que está implicada la glicolisis, el ciclo de los ácidos tricarboxílicos TCA, el transporte de electrones con oxígeno como aceptor final de electrones y una producción de 38 ATP, CO2 y H2O se denomina: a)Respiración aerobia b) Respiración anaerobia c)Fermentación d)Fotosíntesis bacteriana

4.

5.

6.

7.

97

e) Ninguna de los anteriores 8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

Los microorganismos que son anaerobios facultativos se caracterizan por: a) Ser oxidativos y fermentadores b) tener un metabolismo típicamente oxidativo c) Ser aerobios d) Ser anaerobios e) tener un metabolismo típicamente fermentativo Los tipos tróficos de bacterias según la fuente de energía puede ser: 1= fotoautotrofos; 2= fotoheterotrofos; 4= quimioautotrofos; 8= quimioheterotrofos; 16= prototrofos; 32= auxotrofos a)15 b)31 c)51 d)50 e)63 Cuando el aceptor final es el oxígeno que es reducido por los electrones e hidrógeno liberados en la combustión de sustrato orgánico?: a) respiración anaerobia b) respiración aerobia c) fermentación d) las tres anteriores e) ninguna de las anteriores Cual de las siguientes afirmaciones es cierta? b) En la fermentaciòn, el donador y el aceptor de electrones son orgánicos y procedentes de la misma ruta degradativa c) La fermentación ocurre en presencia de un aceptor de electrones exógeno d) El aceptor de electrones más común en la respiración anaerobia es el fumorato e) La fermentación propiónica es producida por enterobacterias. ¿Qué sistema de transporte celular obedece a una respuesta a un gradiente de concentración? a) Difusión facilitada b) Difusión pasiva c) Transporte Activo d) "Binding Protein" e) Transporte Activo secundario El fenómeno de atenuación se ha estudiado en: a) Operón lactosa b) Operones de síntesis de vitaminas c) Operones de síntesis de aminoácidos d) Operones de síntesis de nucleótido ¿Qué característica tiene el peptido lider en los operones que presentan atenuación?: a) El producto regulador se encuentra repetido en el péptido lider b) El producto regulador no se encuentra nunca en el péptido lider c) No existe relación entre el producto regulador y el péptido lider d) Todas son ciertas 98

15.

Regulación por retroalimentación en rutas ramificadas; el enzima clave es único en: 1= Regulación concentrada; 2= Regulación por isoenzimas; 4= Regulación acumulativa a)1 b)3 c)5 d)6 e)7

16.

Mediante el proceso de desnitrificación se origina: a) Nitrógeno gaseoso b) Nitrato c) Amoníaco d) Aminoácidos e) Todas las anteriores Se denominan aerobios y anaerobios aquellos que respectivamente sea el oxigeno u otras moleculas: a) la fuente de energia b) el dador de electrones c) el donador de hidrogeno d) el aceptor final de electrones e) el transportador de electrones Cuando el aceptor final es el oxigeno que es reducido por los electrones e hidrogeno liberados en la combustion del sustrato organica?: a) respiracion aerobia b) respiracion anaerobia c) fermentacion d) las tres anteriores e) ninguna de las anteriores Cuando el aceptor final es un compuesto organico que se reduce por los electrones e hidrogeno liberados en la combustion del sustrato organico?: a) respiracion aerobia b) respiracion anaerobia c) fermentacion d) las tres anteriores e) ninguna de las anteriores Cuando el aceptor final pueden ser nitratos, fumaratos, sulfatos, carbonatos, y otros compuestos inorganicos?: a) respiracion aerobia b) respiracion anaerobia c) fermentacion d) las tres anteriores e) ninguna de las anteriores

17.

18.

19.

20.

99

Capitulo 11. MICROORGANISMOS HETEROTROFOS 11.1. Mecanismos de obtención de energía por microorganismos quimioheterotrofos Como ya hemos dicho, los organismos quimioheterotrofos son aquellos que utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono y energía. Estos organismos son los animales, protozoos, hongos y casi todas las bacterias. Las vías utilizadas por los quimioheterotrofos para la oxidación de compuestos orgánicos y la conservación de la energía en ATP se pueden dividir en dos grupos:

1.- Fermentación: cuando las reacciones redox ocurren en ausencia de cualquier aceptor terminal de electrones.

2.- Respiración: cuando se utiliza el oxígeno molecular o algún otro agente oxidante como aceptor terminal de electrones. Aeróbica: oxígeno; Anaeróbica: Nitrato, Sulfato, Fumarato, Oxido de Trimetilamina.

11.1.1.

Fermentación

Existen muchos tipos de fermentaciones pero en todas ellas sólo ocurre una oxidación parcial de los átomos de carbono del compuesto orgánico y por lo tanto sólo se produce una pequeña parte de la energía disponible.

La oxidación en una fermentación está acoplada a la reducción de un compuesto orgánico generado a partir del catabolismo del sustrato inicial, por lo que no son necesarios aceptores externos de electrones. El ATP en la fermentación se produce a partir de la fosforilación a nivel de sustrato. Como consecuencia de la no participación de un aceptor externo de electrones, el sustrato orgánico experimenta una serie de reacciones oxidativas y reductoras equilibradas; los piridín nucleótidos reducidos en un paso del proceso son oxidados en otro. Este principio general se ilustra en dos fermentaciones: la fermentación alcohólica (típica del metabolismo anaeróbico de la glucosa por levaduras) y la fermentación homoláctica (típica del metabolismo de algunas bacterias lácticas). Ambos procesos fermentativos utilizan la ruta EmbdenMeyerhof: las dos moléculas de NAD reducidas por esta ruta se reoxidan en reacciones que implican un ulterior metabolismo del piruvato. En el caso de la fermentación homoláctica, esta oxidación ocurre como consecuencia directa de 100

la reducción del ácido pirúvico a ácido láctico. En el caso de la fermentación alcohólica, el ácido pirúvico se descarboxila primero para formar acetaldehído y la reoxidación del NADH ocurre en paralelo con la reducción del acetaldehído para formar etanol. Las bacterias pueden producir productos fermentativos finales distintos al ácido láctico y al etanol debido a las diferencias en el metabolismo del ácido pirúvico. Estos productos finales pueden ser ácido fórmico, 2,3 butanodiol, isopropanol, ácido butírico, butanol. La mayor parte de las fermentaciones bacterianas pueden originar varios productos finales, pero ninguna fermentación da lugar a todos los productos finales. Resultados de la fermentación de la glucosa. El resultado final de la glicolisis es el consumo de glucosa, la síntesis de 2 ATP y la producción de productos de fermentación. Para el organismo el producto más importante es el ATP y los productos de la fermentación son productos de desecho. Sin embargo, estos productos son muy importantes para el cervecero, panadero, quesero. La fermentación anaeróbica de glucosa por levaduras produce etanol que es el producto principal de las bebidas alcohólicas, y la producción de ácido láctico es el paso inicial en la producción de productos lácteos fermentados incluyendo el queso. Para los panaderos, la producción de CO2 por la fermentación de levaduras es el paso esencial en el esponjamiento del pan.

El efecto Pasteur se produce en microorganismos capaces de realizar metabolismo fermentador y respiración aerobia (anaerobios facultativos). En presencia de O2 utilizan la respiración aeróbica, pero pueden emplear la fermentación si no hay O2 libre en su medio ambiente. Pasteur fué el primero en observar que el azúcar es convertido en alcohol y CO2 por levaduras en ausencia de aire, y que en presencia de aire se forma muy poco o nada de alcohol, siendo el CO2 el principal producto final de esta reacción aeróbica. Este efecto indica el mayor rendimiento energético de la respiración sobre la fermentación.

11.1.2.

Respiración aeróbica (Rutas de utilización del piruvato por aerobios)

La glucosa, tanto en el metabolismo respiratorio como en el fermentativo, se transforma en ácido pirúvico por una de las siguientes rutas:

101

a) Embden-Meyerhof (eucariotas y procariotas) b) Pentosa fosfato (eucariotas y procariotas) c) Entner Doudoroff (sólo en ciertos procariotas como alternativa a la ruta Embden-Meyerhof) En la mayor parte de los aerobios, el piruvato sufre una descarboxilación oxidativa catalizada por un sistema enzimático llamado complejo piruvato deshidrogenasa que produce acetil-coenzima A (acetil-CoA). El acetil-CoA es un metabolito precursor que puede entrar en rutas biosintéticas; alternativamente, puede ser oxidado completamente a CO2 a través de una ruta conocida como ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA). Este ciclo es la principal vía de generación de ATP en los heterotrofos aeróbicos (por paso de electrones a través de una cadena transportadora de electrones desde los piridín nucleótidos reducidos). El ciclo TCA genera además tres metabolitos precursores, a-cetoglutarato, succinil-CoA y oxalacetato. El ciclo TCA efectúa la oxidación completa de una molécula de ácido acético a CO2, produce tres moléculas de piridín nucleótidos reducidos, una molécula de ATP y una molécula de FAD reducido (flavoproteína que cede electrones a una cadena de transporte independiente de piridín nucleótidos). Reacciones anapleróticas. El ciclo TCA, además de oxidar el acetil CoA (dentro del ciclo) genera metabolitos precursores que son utilizados en la biosíntesis (fuera del ciclo), por lo que requiere un aporte de ácido oxalacético que reponga el utilizado en la síntesis de los metabolitos precursores. Estas reacciones de síntesis de oxalacético se denominan anapleróticas y fundamentalmente consisten en reacciones que carboxilan el piruvato o el fosfoenolpiruvato para obtener oxalacetato. Como resultado, el carbono procedente del piruvato entra en el ciclo por dos rutas: vía acetil-CoA y vía piruvato o fosfoenolpiruvato. Ciclo del glioxilato. Durante la oxidación de ácido acético o ácidos grasos que se convierten en acetil-CoA sin la formación intermedia de piruvato, ocurre una modificación especial del ciclo TCA conocida como ciclo del glioxilato. Bajo estas circunstancias no puede generarse oxalacetato a partir de piruvato o fosfoenolpiruvato (anapleróticas) ya que en los microorganismos aeróbicos no existe un mecanismo que sintetice piruvato a partir de acetato. El oxalacetato requerido para la oxidación del acetato se repone mediante la oxidación de succinato y malato, que se produce por una secuencia de dos reacciones. En la primera reacción el isocitrato, que es un intermediario normal del ciclo TCA, se rompe para dar succinato y glioxilato. En la segunda reacción el acetil-CoA se condensa con el glioxilato para formar malato, el precursor inmediato del oxalacetato. Así, el ciclo del glioxilato actúa como una secuencia anaplerótica que permite el funcionamiento normal del ciclo TCA.

102

Balance energético de la respiración aeróbica. El TCA produce la completa oxidación del ácido pirúvico en 3 moléculas de CO2 con la producción de 4 moléculas de NADH y una molécula de FADH. El NADH y FADH pueden ser reoxidados a través del sistema de transporte de electrones originando 3 moléculas de ATP por NADH y 2 moléculas de ATP por FADH. También se produce una molécula de ATP por fosforilación a nivel de sustrato en la oxidación de a-cetoglutarato a succinato. En total suman 15 moléculas de ATP por ciclo. Como por cada molécula de glucosa se originan 2 moléculas de ácido pirúvico, en total serían 30 moléculas de ATP. A estos hay que añadir las 2 moléculas de ATP formadas en la glicolisis y los 2 NADH que en presencia de O2 pueden ser reoxidados en el transporte de electrones originando 6 moléculas de ATP. En total son 38 ATP por cada molécula de glucosa que contrastan con los 2 ATP producidos en la fermentación.

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION

1. La ruta de Embden-Meyerhof es la ruta metabólica más utilizada para la conversión de glucosa en: a) Etanol b) Acido láctico c) CO2 d) Acido pirúvico e) Acido butírico 2. ¿Cuál de los siguientes no es un metabolito precursor generado en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos? a) Cetoglutarato b) Acetil-CoA c) Succinil-CoA d) Acido pirúvico e) Oxalacetato 3. Los microorganismos Fotoautótrofos utilizan: a) como fuente de energía la luz y como fuente de carbono CO2 b) como fuente de energía la luz y como fuente de carbono compuestos orgánicos c) como fuente de energía la luz y como fuente de carbono compuestos orgánicos e inorgánicos d) como fuente de energía la luz y como fuente de carbono la glucosa y galactosa 4. ¿Cual de las siguientes afirmaciones es falsa?: a) En la fermentación, el donador y el aceptor de electrones son orgánicos y procedentes de la misma ruta degradativa b) Para que ocurra la fermentación es necesario un aceptor exógeno de electrones c) En la respiración anaerobia el fumarato puede servir de aceptor final de electrones d) En la respiración aerobia el donador más común de electrones es el NADH 5.

6.

7.

8.

El ciclo de Calvin-Benson necesita una ruta anaplerótica de obtención, a partir de glicerofosfato, de: a) piruvato b) oxalacetato c) glioxílico d) ribulosa-bifosfato e) fosfoenolpiruvato La fermentación de la glucosa conduce a la síntesis de 2 ATP. En qué paso metabólico ocurre esto: a) Ciclo del TCA b) Ciclo del ácido Glioxílico c) Paso del pirúvico al acetil-CoA d) Ciclo de Krebs e) Ruta Emden-Meyerhoff El ciclo del ácido glioxílico es una ruta anaplerótica para el mantenimiento del ciclo del TCA cuando: 1=el producto catabolizado es un ácido graso; 2=hay un exceso de pirúvico; 4=el nutriente principal es un azúcar distinto de la glucosa; 8=el oxalacético no se puede sintetizar a partir de pirúvico a)1 b2) c)8 d)9 e)12

¿A qué se refiere el fenómeno denominado "Efecto Pasteur": 1=Al mayor rendimiento energético de la respiración con respecto a la fermentación; 2=Al mayor rendimiento energético de la respiración aerobia con respecto 104

a la anaerobia; 4=Al mayor rendimiento energético del metabolismo quimioheterotrofo con respecto al quimioautotrofo; 8=Al descenso de la producción de etanol por las enterobacterias en presencia de oxígeno a)1 b) 2 c)9 d)10 e)12 9.

Un proceso en el que está implicada la glicolisis, el ciclo de los ácidos tricarboxílicos TCA, el transporte de electrones con SO4- como aceptor final de electrones y una producción de ATP, CO2 ácidos orgánicos y SH2 se denomina: a) Respiración aerobia b) Respiración anaerobia c) Fermentación d) Fotosíntesis bacteriana e) Ninguna de los anteriores 10. Los organismos heterótrofos: 1=Utilizan mayoritariamente carbohidratos como fuente de energía; 2=Obtienen ATP por oxidación de compuestos inorgánicos ; 4=Pueden ser fermentadores o respiratorios. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7 11. Los microorganismos heterótrofos pueden utilizar por lo general como fuente de carbono: a) CO2 atmosférico y compuestos orgánicos oxidados b) Compuestos orgánicos oxidados c) CO2 atmosférico d) Compuestos orgánicos reducidos

105

Capitulo 12.

MICROORGANISMOS AUTOTROFOS

12.1. Mecanismos de obtención de energía por microorganismos autotrofos A diferencia de lo que ocurre en los heterotrofos las reacciones de mantenimiento de los autotrofos, que obtienen su carbono celular del CO2, tienen lugar en dos fases bioquímicas distintas: 1.- Síntesis de metabolitos precursores 2.- Síntesis de ATP y piridín nucleótidos reducidos 12.1.1. Síntesis de metabolitos precursores: Ciclo de Calvin-Benson

Este ciclo es compartido por la mayoría de los fotoautotrofos y los quimioautotrofos. La mayor parte de los autotrofos (aunque hay excepciones) fijan el CO2 mediante una reacción catalizada por el enzima ribulosa difosfato carboxilasa que convierte la ribulosa 1,5-difosfato en ácido 3-fosfoglicérico, a partir del cual se sintetizan todos los metabolitos precursores. Sin embargo, la fijación de CO2 depende de la disponibilidad de ribulosa difosfato. Por consiguiente, parte del ácido fosfoglicérico debe de utilizarse para regenerar este aceptor de CO2 (Ribulosa difosfato). El ciclo de Calvin-Benson puede dividirse en 3 fases: 1.- Fijación de CO2 2.- Reducción del CO2 fijado 3.- Regeneración del aceptor de CO2 El ciclo de Calvin-Benson, en lugar de producir ATP y reducir piridín nucleótidos, los consume. En los autotrofos tales compuestos se sintetizan por otros mecanismos. 12.1.2. Síntesis de ATP y piridín nucleótidos reducidos A.- Quimioautotrofos Los quimioautotrofos obtienen ATP y poder reductor mediante la oxidación de compuestos inorgánicos. Los substratos que pueden servir como fuente de energía son H2, CO, H3N, NO2-, Fe2+ y compuestos reducidos de azufre (H2S, S, S2O3-). En este tipo de metabolismo respiratorio, los electrones de estos compuestos pasan a través de una cadena de transporte de electrones que genera ATP por el modo que opera en los heterotrofos (fosforilación 106

oxidativa). El aceptor terminal de electrones de la cadena de los quimioautotrofos es normalmente el O2. Algunos de estos substratos inorgánicos (H2 y CO) son agentes reductores suficientemente potentes como para reducir directamente a los piridín nucleótidos, pero otros no lo son. Estos agentes reductores débiles (NO2- y Fe2+) reducen los piridín nucleótidos por un proceso llamado transporte inverso de electrones; en el cual parte de la fuerza motora de protones generada en el funcionamiento de la cadena normal de transporte de electrones se utiliza para impulsar electrones en una dirección inversa, que de otro modo sería termodinámicamente desfavorable, a través de otra cadena que une el sustrato inorgánico con los piridín nucleótidos oxidados que resultan por ello reducidos. B.- Fotoautotrofos Los fotoautotrofos obtienen ATP y poder reductor mediante la fotofosforilación, proceso por el que los organismos fototrofos convierten la energía radiante de la luz en energía metabólica y poder reductor. Existen dos tipos de fotosíntesis, la oxigénica y la anoxigénica. Fotosíntesis oxigénica: La generación de ATP y poder reductor se lleva a cabo en dos centros de reacción fotoquímica diferentes llamados fotosistema I (PSI) y fotosistema II (PSII), los cuales contienen clorofila y se localizan en las membranas de los tilacoides. Estos dos fotosistemas actúan de una manera conjunta en cianobacterias, algas y plantas. i) Cuando la luz es absorbida por las moléculas de clorofila existentes en el PSI, éstas moléculas de clorofila se fotoactivan lo que les permite oxidarse. Los electrones eliminados de las moléculas de clorofila del PSI son aceptados por el NADP reduciéndose a NADPH2. Todo esto deja a las moléculas de clorofila del PSI temporalmente deficientes en electrones lo que les confiere una carga positiva. ii) De la misma manera, la luz absorbida por las moléculas de clorofila existentes en el PSII provoca que un electrón sea eliminado de cada molécula. Estos electrones pasan a través de un sistema transportador de electrones hasta que llegan al PSI donde son aceptados por las moléculas de clorofila deficientes en electrones que se reducen. Este sistema transportador de electrones es parecido al descrito en la fosforilación oxidativa, utilizándose la energía liberada para la síntesis de ATP. La diferencia radica en que el donador primario de electrones es la clorofila del PSII y el aceptor terminal de electrones es la clorofila del PSI (NADH2 y O2 respectivamente en la fosforilación oxidativa). iii) En este punto la clorofila del PSII es deficiente en electrones. Sin embargo, esta clorofila es un fuerte agente oxidante que obtiene los electrones necesarios para reducirse de las moléculas de H2O. Esta oxidación del H2O genera oxígeno gaseoso. Las cianobacterias, algas y plantas son organismos que generan oxígeno mediante la fotosíntesis oxigénica, siendo los responsables de la producción mayoritaria del oxígeno que existe en la atmósfera terrestre. La atmósfera de la primitiva Tierra no contenía oxígeno hasta que se desarrollaron las cianobacterias hace entre 1000 y 3000 millones de años. El desarrollo de los organismos aerobios sólo fué posible después de que se acumularan en la atmósfera apreciables

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cantidades de O2 (generado mediante la fotosíntesis oxigénica de las cianobacterias). Fotosíntesis anoxigénica: Los fototrofos anoxigénicos convierten la energía de la luz en energía química necesaria para el crecimiento; sin embargo, y al contrario que las plantas, algas y cianobacterias en este proceso de transformación de la energía no se produce oxígeno y por ello se le llama fotosíntesis anoxigénica. Otra diferencia es que los fototrofos anoxigénicos contienen un tipo de clrofila, bacterioclorofila, diferente a la clorofila de las plantas. Estas bacterias contienen además carotenoides, pigmentos encargados de la absorción de la energía de la luz y posterior transmisión a la bacterioclorofila. El color de estos pigmentos son los que le dan el nombre a estas bacterias: bacterias rojas y bacterias verdes. En las cianobacterias estos pigmentos captadores de luz son las ficobilinas, de ahí su nombre: bacterias azules (cianobacterias). En las bacterias rojas y bacterias verdes sólo existe un fotosistema, de tal manera que la energía absorbida de la luz se utiliza para transportar un electrón desde la clorofila a la cadena de transporte de electrones que finalmente cede el electrón a la misma clorofila. En esta cadena de transporte de electrones se genera la energía necesaria para sintetizar ATP. Sin embargo, el transporte de electrones es cíclico (el donador primario de electrones y el aceptor terminal de electrones es la misma clorofila) no existiendo por lo tanto reducción de NADP a NADPH. Esta reducción se lleva a cabo mediante transporte inverso de electrones gracias a los electrones donados por el hidrógeno gaseoso (H2) o el sulfuro de hidrógeno (H2S). En cualquier caso nunca se produce O2.

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION 1. Los microorganismos quimioautotrofos utilizan: a) como fuentes de energía la luz y como fuente de carbono compuestos orgánicos b) fuente de energía, compuestos químicos y fuente de carbono, CO2 atmosférico c) fuente de energía, luz y fuentes de carbono, CO2 d) fuentes de carbono, luz y fuente de energía, compuestos orgánicos 2. El sistema de fotofosforilación de las bacterias rojas: 1=es oxigénico; 2=puede ser cíclico; 4=contiene dos fotosistemas (I y II); 8=siempre conduce a la síntesis de ATP Soluciones: a)6 b) 10 c) 11 d)14 e)15 3. En las cianobacterias y las bacterias rojas, la reducción del CO2 para la obtención de los metabolitos precursores ocurre por el ciclo: a) TCA b)Calvin-Benson c) Glioxílico d) Acido cítrico e)no se reduce porque son heterótrofas 4. En la fotofosforilación no cíclica oxigénica, los e- que regeneran el PSII (fotosistema II) son suministrados por: a) PSI b)cualquier compuesto reducido c)agua d) CO2 e)NADPH 5. ¿Qué bacteria autotrofa oxida nitrito a nitrato? a) Pseudomonas b)Nitrosomonas c) Hidrogenomonas d) Nitrobacter e) ninguna de las anteriores 6. En el metabolismo autótrofo, para que se obtengan los piridín nucleótidos reducidos, es necesario un transporte inverso de electrones, excepto cuando el donador de electrones es: a) NO2b)H2 c)SH2 d)S2O3= e)NH3 7. ¿Cual de los siguientes grupos microbianos realiza transporte inverso de electrones?: a) los microorganismos que realizan respiración anaerobia b) algunos microorganismos capaces de fermentar azúcares c) todos los microoragsmismos quimioautotrofos d) casi todos los microorganismos quimioautotrofos e) casi todos los mciroorganismos quimioheterotrofos 8. La fotofosforilación cíclica es un: 1=Sistema de obtención de energía; 2=Sistema de obtención de poder reductor ; 4=Sistema de obtención de metabolitos precursores; 8=Sistema de obtención de oxígeno a partir de agua. a)1 b)3 c)9 d)11 e)15 9. La fotofosforilación no cíclica, que realizan las bacterias rojas, es un: 1=Sistema de obtención de energía; 2=Sistema de obtención de poder reductor; 4=Sistema de obtención de metabolitos precursores; 8=Sistema de obtención de oxígeno a partir de agua. a)1 b)3 c)9 d)11 e)15 109

10. La fotofosforilación no cíclica, que realizan las cianobacterias, es un: 1=Sistema de obtención de energía; 2=Sistema de obtención de poder reductor; 4=Sistema de obtención de metabolitos precursores; 8=Sistema de obtención de oxígeno a partir de agua a)1 b)3 c)9 d)11 e)15 11. Los microorganismos autótrofos utilizan como fuente de carbono: a) CO2 atmosférico y compuestos orgánicos b) CO2 atmosférico y succinato c) CO2 atmosférico d) Compuestos orgánicos reducidos 12. Los microorganismos fotolitótrofos utilizan: a) como fuente de energía la luz y como fuente de carbono compuestos inorgánicos b) como fuente de energía la luz y como fuente de carbono compuestos orgánicos c) como fuente de energía la luz y como fuente de carbono compuestos orgánicos e inorgánicos d) como fuente de energía la luz y como fuente de carbono la glucosa y galactosa

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Capitulo 13. BIOSÍNTESIS 13.1. Biosíntesis La célula es una excelente "industria química" encargada de ensamblar las intrincadas moléculas de la vida. Muchas de estas sustancias químicas "fabricadas" por las células son tan complejas que todavía no han podido ser sintetizadas artificialmente por los químicos en el laboratorio. Sin embargo, las bacterias pueden sintetizarlas a partir de los nutrientes y a temperatura ambiente. Estas sustancias son: 1.- Sustancias nitrogenadas, incluyendo proteínas (como son los enzimas) y ácidos nucleicos (DNA y RNA). 2.- Carbohidratos, donde se incluyen polisacáridos complejos como es la parte correspondiente del peptidoglucano de la pared celular. 3.- Fosfolípidos, los cuales son componentes importantes de la membrana citoplásmica. 13.1.1. Sustancias nitrogenadas A.- Proteínas El ácido glutámico es el aminoácido más importante a partir del cual las bacterias sintetizan otros aminoácidos. En Escherichia coli el ácido glutámico se obtiene por reducción aminada del ácido a-cetoglutárico. Este ácido glutámico se puede transformar en otros aminoácidos por dos mecanismos: Transaminación: el grupo amino del ácido glutámico se intercambia por un átomo de oxígeno de diversos ácidos orgánicos convirtiéndolos en aminoácidos. Por ejemplo, la síntesis de alanina a partir de la transaminación del ácido pirúvico: Ac. glutámico (-NH2) + Acido pirúvico (=O) Acido a-cetoglutárico (=O) + Alanina (-NH2)

Alteración de la estructura molecular: la otra vía por la cual el ácido glutámico se utiliza para sintetizar otros aminoácidos es alterando su estructura molecular. Estos cambios estructurales requieren energía en forma de ATP. Un ejemplo es la síntesis de prolina: 111

Acido glutámico + ATP + NADH2  Semialdehido del ácido glutámico + ADP + P + NAD  H2O + Pirrolina-5-ácido carboxílico + NADPH2  Prolina + NAD Una vez sintetizados, estos aminoácidos deben activarse para así poder ser utilizados en la síntesis de proteínas. Las células activan los aminoácidos usando la energía del ATP de la siguiente manera: Aminoácido + ATP  Aminoácido-AMP + Pirofosfato La síntesis de proteínas se verá en capítulos posteriores.

B.- Acidos nucleicos

Los aminoácidos son utilizados también por las células para sintetizar nucleótidos (bloques constituyentes de los ácidos nucleicos). Existen dos tipos de nucleótidos según el azúcar que contengan: Ribonucleótidos: ribosa; síntesis de RNA Deoxiribonucleótidos: deoxiribosa; síntesis de DNA

Estos nucleótidos también se clasifican en dos grupos según la base nitrogenada que contengan: Purinas: adenina o guanina Pirimidinas: citosina, timina o uracilo En la biosíntesis de las purinas se requieren los aminoácidos glicina, aspártico y glutamina además de energía en forma de ATP y GTP (guanosina trifosfato). En la biosíntesis de las pirimidinas se requieren los aminoácidos glutamina y ácido aspártico así como energía en forma de ATP. En ambos casos la ribosa fosfato se obtiene a partir de glucosa.

Una vez que se han sintetizado los nucleótidos, éstos se activan por ATP. En este proceso el nucleótido, que ya contiene un grupo fosfato, adquiere otros dos grupos fosfato. Por ejemplo, la guanosina monofosfato se activa a guanosina trifosfato: GMP + 2 ATP  GTP + 2 ADP

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El ATP, además de ser una molécula que intercambia energía, es la forma activa de un nucleótido, la adenosina monofosfato (AMP), que se utiliza para sintetizar ácidos nucleicos. La biosíntesis de DNA y RNA a partir de los nucleótidos activados la veremos en capítulos posteriores.

13.1.2. Carbohidratos Los microorganismos sintetizan carbohidratos mediante diferentes mecanismos según sean autotrofos (CO2) o heterotrofos (compuestos orgánicos como la glucosa) a partir de los cuales obtienen los diferentes monosacáridos. Estos monosacáridos deben ser activados para poder ser ensamblados en los polisacáridos correspondientes. Por ejemplo, la forma activada de la glucosa es uridin difosfato glucosa (UDP-Glucosa) y la fuente de energía usada es ATP y UTP: Glucosa + ATP + UTP  UDP-Glucosa + ADP + Pirofosfato Biosíntesis del peptidoglucano de la pared celular: La síntesis de los polisacáridos bacterianos se puede ilustrar mediante la biosíntesis del peptidoglucano. Si bien este peptidoglucano está localizado en la pared celular, la mayoría de la energía utilizada en este proceso biosintético se consume dentro de la célula. Los distintos pasos involucrados en este proceso se sumarizan en: (i) (ii)

(iii)

(iv) (v)

(vi) (vii)

A partir de glucosa y utilizando ATP y UTP se obtiene Nacetilglucosamina-UDP (NAG-UDP). Algunas de estas moléculas de NAG-UDP se utilizan para obtener N-acetilmurámico-UDP (NAM-UDP). La energía requerida en este paso se obtiene a partir del fosfoenolpirúvico. A cada molécula de NAM-UDP se le unen 5 aminoácidos para formar una cadena pentapeptídica. La adición de cada aminoácido requiere energía en forma de ATP. El grupo UDP del NAM-pentapéptido-UDP se reemplaza por un lípido llamado lípido transportador. A este NAM-pentapéptido-lípido transportador se le une una molécula de NAG-UDP para formar una unidad completa activada que se insertará en la cadena de peptidoglucano. Esta unidad completa activada se transporta, con la ayuda del lípido transportador, a través de la membrana hacia la pared celular. Una vez en la pared celular, esta unidad completa activada se une a una cadena de peptidoglucano alargándose esta cadena en una unidad.

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(viii) El último paso es la unión de esta cadena a otras cadenas para formar la malla del peptidoglucano que constituye la estructura de la pared celular. Esta unión se inicia con la eliminación del quinto aminoácido de la cadena pentapeptídica, reacción catalizada por el enzima transpeptidasa. La rotura de este enlace libera energía que es utilizada por la transpeptidasa para unir los tetrapéptidos de dos cadenas distintas (el tercer aminoácido de una con el cuarto aminoácido de otra). 13.1.3.

Lípidos

Los lípidos más importantes de las células bacterianas son los fosfolípidos que, junto con las proteínas, forman la estructura de la membrana citoplásmica. La vía general por la cual los microorganismos sintetizan fosfolípidos comienza a partir de glucosa (6C) que a través de la glucolisis se oxida originando dos moléculas de ácido pirúvico (3C) que a su vez se descarboxila a acetil-CoA (2C); este acetil-CoA puede carboxilarse para formar malonil-CoA (3C). Esta última reacción consume energía en forma de ATP: Acetil-CoA + CO2 + ATP  Malonil-CoA + ADP + P El acetil-CoA y malonil-CoA son las formas activas del ácido acético y malónico respectivamente las cuales se utilizan para sintetizar ácidos grasos de cadena larga: (2C) Acetil-CoA + (3C) Malonil-CoA  Acetil-proteína + Malonil-proteína  (4C) Butiril-proteína + CO2  + Malonil-proteína (6C)-proteína + CO2+ Malonil-proteína (16C ó 18C)-proteína + CO2

Una vez formados los ácidos grasos de cadena larga, éstos se utilizan para sintetizar los fosfolípidos. Para ello se necesita además glicerol fosfato, compuesto que se obtiene por reducción de la dihidroxiacetona fosfato que es un intermediario en la glucolisis. A cada molécula de glicerol fosfato se le unen dos moléculas de ácidos grasos de cadena larga para formar una molécula de ácido fosfatídico que es un fosfolípido sencillo a partir del cual se sintetizan otros fosfolípidos mediante la unión de otros grupos químicos al grupo fosfato. Por ejemplo, el aminoácido serina se puede adiccionar al ácido fosfatídico para formar fosfatidilserina. La energía que se requiere en esta reacción se obtiene a partir de la citidina trifosfato (CTP): Acido fosfatídico + CTP + Serina  Fosfatidilserina + CMP + Pirofosfato

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PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION

1. Los microorganismos quimiolitotrofos utilizan: a) como fuentes de energía la luz y como fuente de carbono compuestos orgánicos b) fuente de energía, compuesto inorgánicos reducidos y fuentes de carbono, CO2 atmosférico c) fuente de energía, compuestos inorgánicos reducidos y fuentes de carbono, compuestos orgánicos d) fuentes de carbono, CO2 atmosférico y fuente de energía, compuestos orgánicos 2. En una célula de Escherichia coli cuántas moléculas de DNA suelen haber; a) centenas b) millares c) millones d) billones 3. Las fases de microciclo son: 1= Iniciación; 2= Elongación; 3= Terminación; 4.= Disociación ¿En qué orden suceden?: a)1-2-3-4 b) 4-1-2-3 c) 4-1-3-2 d) 2-3-1-4 e) 1-2-4-3 4. Son enzimas que intervienen en la multiplicación: 1= DNA polimerasas; 2.= Polinucleótidos-ligasas; 4= Endonucleasas; 8= Girasa a)7 b)11 c)13 d)14 e)15 5. ¿Cuál de los siguientes eventos no se dan en la síntesis de proteínas en el llamado "microciclo"?: a) las cadenas polipeptidicas crecen por su terminación carboxílica b) las cadenas polipeptidicas están unidas al RNAt por su enlace ester c) el RNAt ocupa dos puntos adyacentes D (peptidil o dador) y A (aminoacil o aceptor) d) en la disociación de las dos subunidades de ribosomas intervienen varios factores e) en la transferencia se sustituye el enlace ester por el enlace peptídico

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Capitulo 14. ECOLOGIA MICROBIANA 14.1. Microbiologia del suelo Existe una gran diversidad de microorganismos que viven en el suelo. El número y tipos de microorganismos presentes en el suelo depende de diversos factores ambientales como son los nutrientes, humedad, aireación, temperatura, pH, prácticas agrícolas, etc. Existen del orden de varios miles de millones de bacterias por gramo de suelo. La mayor parte son heterotrofos, siendo comunes los bacilos esporulados, los actinomicetos que son los responsables del olor a tierra mojada, y en la rizosfera (región donde el suelo y las raíces de las plantas entran en contacto) especies de los géneros Rhizobium y Pseudomonas. 1.- Ciclos biogeoquímicos

El planeta Tierra actúa como un sistema cerrado en el que las cantidades de materia permanecen constantes. Sin embargo, sí existen continuos cambios en el estado químico de la materia produciéndose formas que van desde un simple compuesto químico a compuestos complejos construidos a partir de esos elementos. Algunas formas de vida, especialmente las plantas y muchos microorganismos, usan compuestos inorgánicos como nutrientes. Los animales requieren compuestos orgánicos más complejos para su nutrición. La vida sobre la Tierra depende del ciclo de los elementos químicos que va desde su estado elemental pasando a compuesto inorgánico y de ahí a compuesto orgánico para volver a su estado elemental. Los microorganismos son esenciales en estas transformaciones químicas.

Ciclo del nitrógeno: La fijación biológica de nitrógeno, crucial en el ciclo biogeoquímico del nitrógeno, es considerada, después de la fotosíntesis, como el proceso bioquímico más importante para el mantenimiento de la vida sobre la Tierra. 14.2. Microbiología del aire La superficie de la Tierra (suelo y agua) es la fuente de los microorganismos en la atmósfera. El viento forma polvo del suelo y estas partículas de polvo transportan los microorganismos del suelo al aire. Además, las gotas de agua que se originan en la superficie de los océanos y otros cuerpos de H2O naturales como consecuencia de la salida de burbujas de aire, pueden contener microorganismos que penetran en la atmósfera. Las esporas de hongos constituyen la mayor proporción de microorganismos en el aire. 116

14.3. Microbiología del agua El tipo de microorganismo encontrado en un ambiente acuático viene determinado por las condiciones físicas y químicas que prevalecen en ese ambiente. Estas condiciones ambientales varían de un extremo a otro dependiendo de la temperatura, luz, pH y nutrientes. Temperatura: La temperatura de la superficie está comprendida entre los 0° C de los polos y los 40° C del ecuador. En las profundidades la temperatura ronda los 5° C. Pyrodictium occultum aislado de las aguas que rodean la isla de Vulcano en Italia tiene una temperatura óptima de crecimiento de 105° C y no crece por debajo de 82° C. Luz: La mayor parte de las formas de vida acuática dependen, directa o indirectamente, de los productos metabólicos de los organismos fotosintéticos. Los principales organismos fotosintéticos de los ambientes acuáticos son las algas y cianobacterias. Su crecimiento está restringido a las capas altas de las aguas (0-50 m y en condiciones óptimas de claridad hasta 125 m). pH: Los microorganismos acuáticos crecen mejor a pH: 6,5 - 8,5. El pH del agua de mar va de 7,5 a 8,5. Los lagos y ríos presentan un gran rango de pH dependiendo de las condiciones ambientales locales (pH: 1,0 - 11,5). Nutrientes: La cantidad y tipo de nutrientes presentes en un ambiente acuático influye significativamente en el crecimiento microbiano. Los nitratos y fosfatos son constituyentes inorgánicos comunes que promueven el crecimiento de las algas. Cantidades excesivas de ellos causan un crecimiento excesivo de las algas de tal manera que se reduce la cantidad de oxígeno en el agua provocando asfixia en otras formas de vida acuática. 14.4. Agua de consumo humano El agua de consumo humano de la mayor parte de las comunidades y municipios proviene de aguas superficiales (ríos, arroyos y lagos). Estas aguas pueden estar contaminadas con residuos domésticos, agrícolas e industriales. Estos contaminantes se pueden clasificar en tres categorías: químicos, físicos y biológicos. Nosotros nos centraremos en los últimos. El agua puede comprometer a la salud y la vida si contiene microorganismos patógenos. Los patógenos más frecuentes que se transmiten a través del agua son aquellos que causan infecciones del tracto intestinal (fiebre tifoidea, sigelosis, cólera, enteritis virales, etc.). Estos microorganismos están presentes en las heces u orina de las personas infectadas por lo que pueden pasar al agua que en última instancia sirve como fuente de bebida. Para prevenir la transmisión de estos patógenos se debe:

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1.- Purificar el agua de consumo (Potabilización) 2.- Tratar las aguas residuales (Depuración) 3.- Control microbiológico de las aguas de consumo Los controles microbiológicos rutinarios para determinar la potabilidad del agua (agua exenta de microorganismos patógenos y sustancias químicas peligrosas para la salud) no se basan en el aislamiento e identificación de microorganismos patógenos sino que se basan en la búsqueda de microorganismos cuya presencia indique la posibilidad de la presencia de microorganismos patógenos. Estos microorganismos indicadores sirven como um sistema de alarma. Un microorganismo indicador es un tipo de microorganismo cuya presencia en el agua es una evidencia de que el agua está contaminada con materia fecal de humanos u otros animales de sangre caliente. Este tipo de contaminación fecal significa que cualquier microorganismo patógeno que exista en el tracto intestinal de estos animales puede estar presente también en el agua. El microorganismo utilizado como indicador es Escherichia coli y su detección se puede hacer mediante el cultivo en caldo lactosado y determinación del número más probable (NMP) o mediante filtración en membrana usando medios selectivos y diferenciales. 14.5. Microbiología de los alimentos Una vez que los microorganismos colonizan los alimentos, estos microorganismos se pueden multiplicar puesto que encuentran los nutrientes necesarios para su desarrollo y como resultado del metabolismo microbiano estos alimentos se alteran. No obstante, sólamente una parte de esta microbiota inicial llega a proliferar suficientemente como para producir la alteración de los alimentos. El que sólamente una parte de la microbiota inicial sea capaz de desarrollarse masivamente, en un alimento concreto, viene condicionado por una serie de factores intrínsecos del propio alimento así como de factores extrínsecos del medio ambiente que le rodea: pH, humedad, temperatura de conservación, etc.

Consecuencias del desarrollo de microorganismos en los alimentos Los efectos que produce el desarrollo de microorganismos en los alimentos, tanto beneficiosos como perjudiciales, se sumarizan a continuación: 1.- Alteración de los alimentos (microorganismos alterantes) Los microorganismos al crecer y utilizar los alimentos como fuente de nutrientes producen cambios en la apariencia, sabor, olor y otras cualidades del alimento. Estos procesos de degradación son:

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a.- Putrefacción

Proteínas alimentos + Microorganismos proteolíticosAminoácidos + Aminas + NH3 + SH2

b.- Fermentación Carbohidratos alimentos + Microorganismos sacarolíticos Acidos + Alcoholes + Gases c.- Enranciamiento Grasas alimentos + Microorganismos lipolíticosAcidos grasos+Glicerol 2.- Enfermedades de origen microbiano (microorganismos patógenos) a.- Infección alimentaria: Salmonelosis b.- Intoxicación alimentaria: Botulismo 3.- Alimentos producidos por microorganismos (microorganismos industriales) a.- Vegetales: vino, aceitunas b.- Lácteos: yogurt, queso c.- Proteína de origen unicelular (SCP): células de bacterias, levaduras, algas y hongos filamentosos.

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Capitulo 15. CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS VIRUS (I) 15.1.

Estructura

El tamaño de los virus está comprendido entre 20 y 300 nm. Ya que la mayoría miden menos de 250 nm, límite de resolución del microscopio óptico, sólo son visibles con ayuda del microscopio electrónico.

Los virus están compuestos de un núcleo central formado por ácido nucleico (DNA o RNA, pero nunca los dos en el mismo virión) rodeado por una proteína que constituye la cápsida. El núcleo central y la cápsida forman conjuntamente la nucleocápsida del virión. Además de las proteínas de la cápsida, muchos virus contienen dentro de la cápsida uno o más enzimas que actúan en la replicación de los ácidos nucleicos del virus, polimerasas. Los retrovirus contienen la transcriptasa inversa que sintetiza una cadena de DNA a partir de RNA viral. Algunos virus contienen además una estructura que rodea a la nucleocápsida denominada envuelta formada por lípidos (mayoritariamente fosfolípidos aunque también existen glicolípidos, ácidos grasos, etc.). Esta envuelta puede así mismo tener espículas constituidas por glicoproteínas.

15.2.

Clasificación y nomenclatura de los virus

Las características usadas para la clasificación de los virus se basan en: a.- Tipo de células hospedadoras (animal, vegetal, bacteriana) b.- Naturaleza química del ácido nucleico (RNA, DNA) c.- Morfología del virión (helicoidal, icosaédrico, complejo) d.- Lugar de replicación (núcleo, citoplasma)

En cuanto a su nomenclatura, los sufijos empleados son: FAMILIA

: viridae Herpesviridae

SUBFAMILIA

: virinae Alfaherpesvirinae

GENERO

: virus

Herpes simplex virus

Los prefijos suelen referirse a alguna característica de la familia. Por ejemplo Picornaviridae significa pequeño virus RNA. Hepadnaviridae significa virus DNA que causa enfermedad en el hígado.

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15.3.

Características generales de los virus (ii)

15.3.1. Replicación de los virus animales

Los bacteriófagos difieren de los virus animales y vegetales en sus mecanismos de entrada, síntesis y ensamblaje de los nuevos componentes virales así como en los mecanismos de maduración y liberación. 1.- Adsorción

El primer paso en el proceso de infección viral es la unión o adsorción del virión sobre un receptor específico de la superficie de una célula susceptible. Una célula que no tenga el receptor específico para ese virus no será infectada. Las estructuras responsables de la unión específica al receptor son las proteínas de la cápsida o en el caso de los virus con envuelta las glicoproteínas de las espículas. 2.- Penetración

El segundo paso en el proceso de infección viral es la penetración del virión dentro de la célula hospedadora. Virus con envuelta: existe una fusión de la membrana de la célula hospedadora y la envuelta viral, lo que permite la liberación de la nucleocápsida dentro del citoplasma. Virus sin envuelta: son incluídos dentro de una vacuola formada en la membrana que se integra en el aparato de Golgi liberando la nucleocápsida. El ácido nucleico debe ser liberado de la cápsida para que esté disponible para la transcripción, traducción y replicación. Dependiendo de los virus, esta desintegración de la cápsida ocurre en vacuolas, citoplasma o núcleo.

3.- Biosíntesis de los componentes virales Como ocurre en el caso de los bacteriófagos, la biosíntesis de los componentes de los virus animales dentro de la célula hospedadora se divide en funciones tempranas y tardías. Las funciones tempranas son aquellos acontecimientos bioquímicos dirigidos a paralizar el metabolismo de la célula para redirigirlo hacia la síntesis de los primeros mRNA virales. Las funciones tardías son aquellas que sintetizan posteriormente otras proteínas y el ensamblaje de la nucleocápsida.

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4.- Maduración y ensamblaje Cuando se han sintetizado un número crítico de varios componentes virales, éstos se ensamblan en partículas víricas maduras en el núcleo y/o citoplasma de la célula infectada. En este ensamblaje y al contrario de lo que ocurre en los bacteriófagos, no están implicados enzimas biosintéticos especiales, sino que ocurre de forma espontánea debido a la gran afinidad de la cápsida con el ácido nucleico viral. La maduración se puede definir como la fase de la infección viral durante la cual los componentes estructurales del virión se producen y ensamblan con el nuevo ácido nucleico viral para formar la nucleocápsida. 5.- Liberación

La liberación de los viriones maduros es el paso final en la multiplicación viral. Los mecanismos de liberación varían según el tipo de virus. En algunos virus la célula hospedadora se desintegra liberando los viriones. También pueden ser liberados a ciertos períodos de tiempo mediante exocitosis o a través de canales especiales (túbulos). El número de partículas víricas que se obtienen varía según el tipo de virus, tipo de célula y las condiciones de crecimiento. El rendimiento medio en plantas y animales va desde varios miles a cerca de un millón de viriones por célula, comparado con los varios cientos de fagos que se obtienen en una célula bacteriana. 15.3.2. Replicación de virus DNA (Herpes simplex virus) Después de la adsorción, penetración y eliminación de la cubierta, el ácido nucleico viral es liberado y migra al núcleo de la célula hospedadora. Posteriormente empieza a transcribirse la porción de DNA vírico correspondiente a los genes tempranos. Tiene lugar la traducción, siendo los productos de estos genes enzimas requeridos para la multiplicación del DNA vírico. En la mayoría de los virus DNA, la transcripción temprana se lleva a cabo con la transcriptasa (RNA polimerasa) del hospedador, salvo en el caso de los poxvirus. Algún tiempo después de la iniciación de la multiplicación del DNA, comienza la transcripción y traducción de los genes tardíos que todavía no habían empezado a expresarse. La síntesis de las proteínas de la cápsida ocurre en el citoplasma de la célula hospedadora. Posteriormente las proteínas de la cápsida migran al núcleo donde tiene lugar la maduración: el DNA vírico y las proteínas de la cápsida se ensamblan para formar las partículas víricas completas. 15.3.3. Replicación de virus RNA La multiplicación de los virus RNA es esencialmente la misma que la de los virus DNA excepto que los mecanismos para generar el mRNA son distintos en 122

los diferentes grupos de virus RNA. Una vez que el RNA vírico y las proteínas son sintetizados, la maduración tiene lugar de una manera similar en el citoplasma. ssRNA (+)

_____(+) ______(+) --1--> ______(-) ______(+) ----> Virión Cápsida ssRNA (-) _________ (-) _________ (-) --1--> _________ (+) -----> Virión

Cápsida dsRNA (+/-) _________ (-) _________ (+) _________ (-) --1--> _________ (+) ----> Virión

Cápsida 1 = RNA polimerasa RNA dependiente Retrovirus Los retrovirus son agentes infecciosos que producen bastantes enfermedades en vertebrados. Un grupo de retrovirus (HIV) producen SIDA. Estos virus llevan su propia polimerasa, que utiliza el RNA del virus para sintetizar un DNA complementario de cadena única que, a su vez, es replicado para formar un DNA de cadena doble. El enzima que lleva a cabo la copia de RNA a DNA es, a su vez, capaz de degradar el RNA vírico original. Este enzima es una DNA polimerasa RNA dependiente que se llama transcriptasa inversa. El DNA formado a partir del material genético del virus se integra en el DNA del cromosoma de la célula hospedadora. En este estado integrado el DNA del virus se denomina provirus. A diferencia de los profagos, los provirus nunca se liberan del cromosoma. Una vez que el provirus se ha integrado en el DNA de la célula hospedadora, éste puede mantenerse de una manera latente asociado al material genético de la célula hospedadora y multiplicarse cada vez que éste se duplica. En otros casos el provirus empieza a transcribirse sirviendo este RNA 123

como mRNA para la la síntesis de las proteínas víricas y como material genético para su incorporación en nuevos viriones que pueden infectar a las células adyacentes. _____ RNA _____ DNA _____ RNA --2--> _____ DNA ----> _____ DNA ----> ______ RNA

2 = DNA polimerasa RNA dependiente

15.4. Estudio de los virus adn 15.4.1. Viruela El virus es transmitido primariamente por vía respiratoria e infecta diversos órganos antes de su paso al torrente sanguíneo (viremia) que conduce a la infección de la piel y a la producción de los síntomas más característicos: fiebre, malestar, dolor de cabeza, fuerte dolor renal. La multiplicación del virus en las capas epidérmicas de la piel causa las lesiones. La viruela fué la primera enfermedad frente a la que se indujo inmunidad de forma artificial y es la primera en ser erradicada de la población humana. Se ha estimado que durante la Edad Media el 80% de la población europea podía esperar que a lo largo de su vida iba a contraer la viruela. La última víctima en padecer viruela fué una persona en 1977 en Somalia. 15.4.2. Varicela Es una enfermedad infantil relativamente moderada. La varicela se contrae por infección del sistema respiratorio, localizándose el virus, al cabo de unas dos semanas, en las células de la piel. La piel infectada presenta vesículas durante 3 ó 4 días, tiempo en el cual las vesículas se llenan de pus, se rompen y forman una costra para después sanar. Cuando la varicela afecta a adultos, la enfermedad es más grave y la tasa de mortalidad significativa Después de una infección primaria el virus alcanza los nervios periféricos y se mueve hacia los ganglios nerviosos centrales donde persiste como DNA vírico en forma latente. Más adelante, a veces después de décadas, el virus puede reactivarse. El desencadenante puede ser el estrés o simplemente la disminución de inmunocompetencia asociada al envejecimiento. Los viriones producidos por el DNA reactivado se desplazan a lo largo de los nervios periféricos hasta los nervios sensoriales de la piel donde producen una nueva multiplicación vírica en forma de herpes-zóster apareciendo vesículas similares a las de la varicela pero localizadas en zonas definidas, siendo típica su distribución alrededor de la cintura aunque se pueden ocasionar infecciones faciales y del tronco superior. 124

15.4.3. Hepatitis B Las personas en contacto directo con sangre, como médicos, enfermeras, dentistas y personal de laboratorio, presentan una incidencia de esta enfermedad considerablemente superior a la de la población en general (x5). Además de la transmisión por sangre portadora de virus, la hepatitis B puede transmitirse por medio de cualquier secreción o fluído corporal (saliva, lágrimas, leche materna y semen). El período de incubación medio es de 12 semanas siendo los síntomas muy variables. En las primeras etapas incluyen pérdida de apetito, fiebre moderada y dolor articular apareciendo la ictericia más tarde. El 90% de las hepatitis B concluyen con una recuperación total. 15.5. Estudio de los virus ARN 15.5.1. SIDA

El primer caso de SIDA ocurrió en USA probablemente entre los años 60 y 70 pero no fué reconocida como una nueva enfermedad hasta 1981 en San Francisco. En 1982 se declararon 159 casos (158 hombres y 1 mujer). Desde entonces la incidencia ha ido incrementando de una forma alarmante, de tal manera que se estima que para el año 2000 unos 40 millones de personas pueden estar infectadas con el virus. Se han propuesto varias teorías sobre el origen del virus del SIDA. La actual sostiene que el HIV apareció por mutación de un virus que ha sido endémico durante muchos años en algunas zonas de Africa Central. Se ha especulado que el HIV fué transportado a Haití, en el Caribe, por los haitianos que habían vivido en Africa Central. Se supone que pasó de Haití a USA a través de inmigrantes haitianos y de homosexuales norteamericanos que habían veraneado en Haití. Agente causante del SIDA

En 1983 el patógeno causante de esta enfermedad había sido identificado como un retrovirus, conocido ahora como virus de la inmunodeficiencia humana (HIV). Existen 2 virus relacinados: HIV-1 y HIV-2. Ambos tipos causan el mismo daño al sistema inmune del paciente.

Estructura del HIV

125

La porción interna consiste en 2 copias de RNA monocatenario y 2 copias del enzima transcriptasa inversa. Ambas moléculas están contenidas en una cápsida que a su vez está rodeada por una envuelta que contiene la proteína 17 y una membrana lipídica que lleva insertadas glicoproteínas. Estas glicoproteínas le permiten al virus unirse al receptor CD4 que existe en la superficie de los linfocitos T4. Estas células son destruidas durante la multiplicación viral. El virus es también capaz de infectar a macrófagos y linfocitos B. Aparentemente estas células no son destruidas durante la liberación de los nuevos virus por lo que actúan como reservorios.

Sintomatología del SIDA

El SIDA es la fase final de una infección por HIV. Tras la infección inicial por contactos homosexuales y/o heterosexuales (semen, sangre y fluidos vaginales), uso de jeringuillas compartidas entre drogadictos, transfusiones de sangre contaminada, de madre a hijo antes del parto o durante el parto, el paciente experimenta la seroconversión, es decir dá un resultado positivo en las pruebas utilizadas para detectar anticuerpos frente al HIV. Los primeros síntomas, fiebre y malestar, pueden aparecer hasta 11 años después (en el 20% al 30% de los casos es a los 5 años). Esto es debido a que los anticuerpos producidos frente al virus controlan las multiplicaciones virales durante un período de tiempo, incluso años. Sin embargo, no eliminan completamente el virus debido a su estado de provirus en los linfocitos T4. Cuando una célula T4 que lleve el provirus es estimulada en la respuesta inmune, el HIV es activado y se replica matando a la célula T4. Por lo que la activación del sistema inmune contribuye a la destrucción de un componente esencial del propio sistema inmune, las células T4, ya que son esenciales para el normal funcionamiento de linfocitos T, B y macrófagos. Hasta que llega un momento en el que el sistema inmune está dañado de tal manera que ya no puede controlar al virus. En este momento aparecen los síntomas del SIDA. Aún no se sabe cuál es el porcentaje de personas infectadas por HIV que desarrollarán totalmente el SIDA. Casi todos los que desarrollan SIDA fallecen en un plazo de 200 a 400 días. La causa de la muerte suele ser una infección oportunista o un sarcoma de Kaposi (cáncer de piel y vasos sanguíneos).

Tratamiento Hay dos campos básicos en la investigación sobre el SIDA: algunos científicos buscan vacunas para prevenir la enfermedad mientras que otros investigan fármacos para su tratamiento. 126

AZT (Azidotimidina): No cura el SIDA pero retarda la multiplicación viral por lo que prolonga la vida del paciente. El AZT es un análogo de la timidina que "engaña" a la transcriptasa inversa pero no a la DNA polimerasa parando la adición de nuevos nucleótidos en la síntesis de DNA viral. Como efectos secundarios (30-40% de los pacientes) está la anemia ya que daña a la médula ósea. DDI (Dideoxyinosidina): Actúa de forma similar al AZT y aunque es menos efectivo es menos tóxico. CD4: Es la glicoproteína que actúa como receptor de los linfocitos T4 para el HIV obtenida por ingeniería genética. En la fase experimental (en laboratorio) funcionó bien.

Inhibidores de la proteasa: Actúan inhibiendo a la proteasa que participa en la hidrólisis de las proteínas de la cápsida bloqueando por tanto la maduración.

Cocktail: Es una mezcla de AZT (replicación) e inhibidores de la proteasa (maduración).

15.6. Agentes infecciosos no convencionales 15.6.1. Viroides Sólamente se han encontrado en plantas donde pueden ocasionar importantes daños en los cultivos de patata y limón. Los viroides son trozos pequeños (300400 nucleotidos) de RNAss que no poseen cápsida. Este RNA no parece codificar para ninguna proteína (no pueden actuar como mRNA) por lo que su replicación depende totalmente de la maquinaria metabólica de la célula huesped. No se sabe exactamente como causan enfermedad. Se cree que los viroides podrían proceder evolutivamente de los intrones. 15.6.2. Priones Parecen ser proteínas aunque se multiplican en la célula hospedadora. Todas las enfermedades conocidas causadas por priones son neurológicas. Dentro de estas se incluyen el kuru, Creutzfeldt-Jakob y scrapie. El scrapie es una enfermedad de las ovejas (to scrape = rascarse). El animal infectado se rasca contra las cercas y paredes hasta dejar zonas del cuerpo en carne viva, va perdiendo el control motor y acaba por morir. 127

Ovejas con scrapie  Vacas locas Encefalopatía espongiforme en humanos

15.7. Virus oncogenicos: mecanismos moleculares de oncogenesis viral Cáncer es el nombre colectivo que se da a un determinado número de enfermedades que se caracterizan por un crecimiento incontrolado de las células. Cuando las células se multiplican de una manera incontrolada el conjunto de tejido que se desarrolla como consecuencia de tal multiplicación se denomina tumor. No todos los tumores son cancerosos (tumor maligno). A un tumor no canceroso se le denomina tumor benigno. Los tumores se denominan generalmente con el sufijo -oma después del nombre del tejido en el cual se desarrollan. Existen tantos tipos de cáncer como tipos de células existen en el cuerpo humano (más de 100) pudiéndose agrupar la mayoría en las siguientes categorías: 1.- Leucemias: producción anormal de leucocitos por la médula ósea. 2.- Linfomas: producción anormal de linfocitos por el sistema linfático. 3.- Sarcomas: tumores sólidos que crecen a partir de tejido conectivo, cartílagos, huesos, músculos y tejido adiposo. 4.- Carcinomas: tumores sólidos que crecen a partir del tejido epitelial, siendo la forma más común de cáncer.

Las células cancerígenas no son sensibles a las señales que inhiben la reproducción excesiva de las células normales, creciendo de una forma incontrolada. En la mayoría de las personas que mueren de cáncer la causa de muerte no es el tumor primario que desarrollaron sino la diseminación del cáncer a otras partes del cuerpo. El cáncer tiene tres características principales:

1.- Hiperplasia: proliferación incontrolada de las células

2.- Anaplasia: anormalidades estructurales de las células que conllevan a una reducción o pérdida de sus funciones.

128

3.- Metástasis: habilidad de las células malignas para abandonar el tumor y establecer un nuevo tumor en otro lugar dentro del huesped.

La inducción del cáncer se denomina oncogénesis. Prácticamente cualquier cosa que pueda alterar el material genético de una célula es un agente potencialmente cancerígeno. Actualmente se sabe que algunos tipos de cáncer están producidos por virus que se denominan virus oncogénicos. Tanto virus con DNA como virus con RNA son capaces de inducir tumores en animales. Cuando esto ocurre se dice que las células afectadas se han transformado, de manera que han adquirido propiedades distintas a las de las células no infectadas o a las de las células infectadas que no forman tumores. Una característica que distingue a todos los virus oncogénicos es que su material genético se integra en el DNA de la célula hospedadora y se replica con él sin llegar a lisarse la célula huesped. Las células transformadas pierden una propiedad denominada inhibición por contacto. Las células normales en cultivo presentan movimiento ameboide y se dividen repetidamente hasta que entran en contacto unas con otras. En este momento se detiene tanto el movimiento como la división celular formándose una monocapa en el cultivo celular. Las células transformadas no exhiben esta inhibición por contacto en cultivo celular sino que forman masas celulares de tipo tumoral. Otras propiedades de las células transformadas son que producen tumores cuando se inyectan en animales susceptibles, también tienden a ser más redondeadas que las células normales y a presentar ciertas anormalidades cromosómicas (número inusual, cromosomas fragmentados).

Dentro de los virus RNA sólo los miembros de la familia Retroviridae pueden causar cáncer en animales: Virus de la leucemia humana de células T (HTLV1) (leucemias y linfomas en humanos).

En contraste, dentro de los virus DNA pueden causar cáncer los miembros de 3 familias:

1.- Papovaviridae: Virus del papiloma (verrugas benignas y cáncer de útero) 2.- Herpesviridae: Virus de Epstein-Barr (EBV) (Linfoma de Burkitt, tiene afinidad por los linfocitos transformándolos)

3.- Adenoviridae:

129

PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION

1.

Cual de las siguientes etapas del ciclo lítico de un fago se entiende desde el comienzo (inoculación del cultivo bacteriano con un virus) hasta que se pueden detectar los primeros viriones en el cultivo? a.- Fase de eclipse b.- Fase de latencia c.- Fase de acumulación intracelular d.- Eclosión

2.

La inyección de material genético vírico (en fagos T pares) en la bacteria hospedadora es un proceso que: 1=Necesita aporte de energia por parte del hospedador; 2= A veces si la necesita dependiendo del fago implicado; 4= No necesita aporte de energia por por parte del hospedador; 8= El proceso consume energia que es aportada por el fago. a)3 b)6 c)12 d)14 e)15

3.

La especificidad de los bacteriófagos es en general: a) Muy alta b) específicos

Son

poco

c) Tienen una especificidad intermedia 4.

Se confirma el hecho de la disociación del DNA y la cápsida de los bacteriófagos por: a) La existencia del período de eclipse b) La existencia del período de latencia c) La existencia del período de acumulación intracelular d) La existencia del período de eclosión

5.

La transcripción prioritaria del DNA del fago se consigue: 1= Síntesis de nuevos factores sigma; 2= Modificación y cambio de afinidad de la RNA polimerasa por los nuevos factores sigma; 4= Acoplando la transcripción a la duplicación del DNA; 8= Síntesis de nuevas RNA polimerasas a)3 b)6 c)7 d)11 e)15

6.

La capsida de los virus está formada por capsómeros. ¿Qué ventajas representa esta estructura? 1. Economía en la información genética necesaria para su síntesis 2. Facilita la liberación de DNA 4. Se eliminan (durante su ensamblaje) las defectuosas 8. Se incrementa la protección del Acido nucleico a)5 b)7 c)10 d)11 e)15

7.

¿Cuáles de las siguientes son características distintivas de los virus? 1. Poseen un sólo tipo de ácido nucleico (DNA o RNA) 2. Poseen sólo 130

parte de la maquinaria metabólica y por ello son parásitos intracelulares 4. No poseen maquinaria metabólica propia 8. Pueden poseer ADN y ARN pero en general sólo poseen uno de los dos a)3 b)5 c)7 d)13 e)15

8.

En una infeccion viral en que orden aparecen la produccionde las siguientes defensas?: a) Interferon, IgG, IgM b) Interferon, IgM, IgG c) IgM, IgG, Interferon

d) IgM, Interferon, IgG

e) IgG, IgM, Interferon B 38 9.

Son utiles en el tratamiento de algunas infecciones viricas: 1 amantadina 2 - desoxiuridinas 4 - arabinosidos (Ava A, Ava C) 8 tiosemicarbazonas 16 - anticolinergicos 32 - adrenergicos a) 6 b) 7 c) 15 d) 27 e) 31

10.

La invasión de la infección viral puede realizarse: 1. Por contiguidad 2. Por vía sanguínea 4. Por vía nerviosa 8. Por vía linfática a)6 b)7 c)13 d)14 e) 15

11.

En la virología diagnóstica por métodos serológicos detectando un aumento del título de anticuerpos en un intervalo de 2-4 semanas se utilizan principalmente 3 tipos de reacciones; 1. Precipitación 2. Aglutinación 3. Neutralización 4. Fijación del complemento 5. Inhibición de la hemaglutinación a) 1-2-3 b) 2-3-4 c)3-4-5 d) 4-5-1 e) 45-2

12.

Los arabinósidos A y C se usan en el tratamiento de algunas infecciones virales porque inhiben la siguiente fase de la infección viral: a) Adsorción b) Penetración y liberación ácido nucleico c) Replicación ácido nucleico d) Transcripción e) Traducción Las desoxiuridinas se usan en el tratamiento de algunas infecciones virales porque inhiben la siguiente fase de la infección viral: a) Adsorción b) Penetración y liberación ácido nucleico c) Replicación ácido nucleico d) Transcripción e) Traducción En el proceso de replicación de los virus y en la fase de infección existen 3 etapas: 1. Adsorción 2. Penetración 3. Liberación de ácido nucleico. ¿En qué orden se realizan?

13.

14.

131

a) 1-2-3 15.

b) 1-3-2

c) d-3-1

d) 2-1-3

En la replicacion de virus animales se dan diversas fases: 1 - adsorcion 2 - penetracion 3 - sintesis de virus 4 - liberacion del acido nucleico 5 - maduracion (ensamblaje y union) 6 - liberacion (lisis o gemacion) Cual de los siguientes es la secuencia correcta?: a) 1-2-3-4-5-6 b) 1-2-4-3-5-6 c) 1-2-4-3-65 d) 2-1-3-4-5-6

16.

17.

18.

19.

20.

e) 2-1-4-3-6-5

Los acidos nucleicos en los virus: a) un virus puede llevar tanto ADN como ARN b) son monocatenarios c) estan divididos en varios segmentos (o moleculas) d) tienen un peso molecular proporcional al tama|o del virus e) soportan la informacion y la infecciosidad El diagnostico de las virosis puede realizarse: 1- por aislamiento en un laboratorio especializado 2- por metodos serologicos en un laboratorio no especializado 4- por metodos serologicos demostrando el aumento del titulo entre dos muestras del suero del enfermo a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 7 A que familia pertenece el virus de la verruga simple y el del condiloma acuminado?: a) poxvirus b) herpes virus c) adenovirus d) papovavirus e) reovirus Que virus de los siguientes tiene estructura compleja o simetria no bien definida?: a) Rabdovirus b) Adenovirus c) Poxvirus d) Poliovirus e) Ortomyxovirus Son familias del virus ADN bicatenario con envoltura: 1. Poxviridae 2) Adenoviridae 4. Papovaviridae 8. Herpesviridae a)6 b)9 c)12 d)14 e) 15

21.

Son familias de virus ADN desnudos: 1. Poxviridae b) Adenoviridae 4. Papovaviridae 8. Herpesviridae a)6 b)9 c)12 d)14 e) 15

22.

El antígeno Australia es el antígeno de mayor importancia en el diagnóstico de la hepatitis B. ¿Qué otro nombre recibe? a) HBcAg b)HBeAg c)HBsAg d) Polimerasa e) Hemaglutinina Existen varias formas de infección con el virus de la hepatitis B: 1. Hepatitis aguda 2. Hepatitis fulminante 4. Hepatitis crónica 8. Infección anictérica a)11 b)12 c)13 d)14 e)15

23.

132

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

Es un ribovirus con simetría icosaédrica y cubierto con membrana: a) Picornavirus b) Reovirus c) Togavirus d) Paramyhxovirus e) Rabdovirus Que virus puede dar un cuadro inicial de fiebre, cefalalgia, angina, vomitos, dolores neuralgicos seguidos a los 2 o 3 dias de otro cuadro con dolor muscular, meningismo, paralisis flacidas asimetrias, que pueden conducir a una atrofia muscular y a una deformidad osea: a) rinovirus b) arbovirus c) rabdovirus d) virus de la encefalitis venezolana e) virus de la poliomielitis Que virus puede dar un cuadro clinico de un rash maculo-papular y vesiculas unilateral y limitado a la zona de inervacion de un nervio?: a) virus de la viruela b) virus de la varicela y herpes-soster c) virus del herpes labial d) adenovirus e) picornavirus Las infecciones de los virus, herpes, poxvirus y adenovirus, en las que la liberacion del virus se efectua por citolisis de las celulas son infecciones a nivel celular: a) productivas citoliticas b) persistentes c) productivas estables d) cultivos portadores e) no productivas, integradas o latentes En la tecnica inmunoenzimatica (ELISA) para el diagnostico de la hepatitis virica B se absorbe el anticuerpo contra el antigeno Australia (antigeno de superficie del virus) en una superficie. En diversas muestras se a|ade solamente el antigeno Australia marcado (con la enzima) y en otras el antigeno marcado junto con el suero del paciente. Si existe una inhibicion competitiva y las muestras con suero del enfermo tienen menos actividad enzimatica (por adicion del sustrato y reaccion colorimetrica) que las muestras solamente con el antigeno marcado esto indica que en el suero del paciente: a) existe antigeno Australia b) no existe antigeno Australia c) existen anticuerpos contra el antigeno Australia d) no existen anticuerpos contra el antigeno Australia e) no se puede afirmar ninguna de las anteriores La fiebre amarilla esta producida por: a)picornavirus b)arbovirus c)arenavirus d)orthomyxovirus e)retrovirus Un cuadro con cefalgias, faringitis, nauseas, mialgias y una curva febril monofasica del dia tercero al septimo puede corresponder a una infeccion por poliovirus. Pero a que forma puede corresponder este cuadro: a)forma paralitica b) forma meningitica c)forma abortiva d)forma inaparente

133

31.

Son secuelas paralíticas de la poliomelitis medular; 1. Escoliosis y contracturas 2. Atrofia de las piernas y equinovaro 4. Opistótomo y trismo a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

32.

En la patogenia de la poliomelitis: 1. El virus se ingiere por la boca 2. Se produce infección primaria de la mucosa orofaringea 4. Se multiplica en intestino (placas de Peyer) 8. Pasa a sangre y de aquí a otros tejidos extraneurales 16. Desde orofaringe y otros tejidos alcanza médula espinal y bulbo raquideo a)23 b)27 c)29 d)30 e)31

33.

En la fiebre amarilla: 1. La transmisión se efectúa por medio del mosquito Aedes aegypti (hembra) 2. Existe fiebre bifásica 4. Aparecen ictericia y hemorragias 8. Puede terminar fatalmente en cualquier período a)7 b)9 c)12 d)14 e)15

34.

El virus de la hepatitis A: 1. Es un virus ADN con simetría icosaédrica 2. Es un enterovirus 4. Es un picornavirus 8. Es un virus RNA con simetría icosaédrica. a)7 b)10 c)11 d)14 e)15

35.

Existen varias formas clínicas de Poliomilitis; 1. Formas inaparentes (90-95%) 2. Formas abortivas (4-8%) 4. Formas paralíticas (0.1%) 8. Formas meningíticas (1%) 16. Formas crónicas (3%) a)7 b)13 c)15 d)29 e)31

36.

Los virus que se transmiten al hombre por vectores hematofagos y que se multiplican tanto en las celulas humanas como en las celulas de los vectores invertebrados se agrupan bajo la denominacion de: a) arbovirus b) reovirus c) picornavirus d) rabdovirus e) picornavirus

37.

¿Cuales son arbovirus? Es decir, virus transmitidos por vectores artropodos hematófagos: 1- Togavirus 2- Bunyavirus 4- Orbivirus a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 7

38.

Son ribovirus con simetria helicoidal: 1 - orthomyxocirus 2 paramyxovirus 4 - coronavirus 8 - bunyavirus 16 - orbivirus 32 adenovirus 64 - retrovirus a) 38 b) 54 c) 71 d) 79 e) 103

39.

Los arbovirus mediante su accion patogena dan diversos cuadros patologicos que reciben diversas denominaciones. Fundamentalmente son de tres tipos: 1 - formas encefaliticas 2 - formas paraliticas 4 formas meningiticas 8 - formas hemorragicas 16 - formas febriles 32 formas exantematicas 134

a) 22 40.

41.

b) 25

c) 29

d) 31

e) 63

Un cuadro clinico bifasico: En la primera fase de viremia, fiebre, cefalea, raquialgias. En la segunda fase o toxica con hemorragias puntuales (paladar, epistaxis, hematemesis) y una intensa ictericia y cuadro toxico. Que virus o patogenia viral puede producirla?: a) virus de la hepatitis A b) virus de la hepatitis B c) arenavirus d) virus de la fiebre amarilla e) virus del dengue El período de incubacion: 1- Es muy prolongado (de 200 dias) en el sarampion 2- Es muy extenso (de 100 dias) en la gripe 4- Es muy corto (1 dia) en la rabia 8- Es muy extenso (de 100 dias) en la hepatitis B a) 8 b) 9 c) 10 d) 11 e) 15

135

Capitulo 16. TOXIINFECCIONES ALIMENTARIAS Y OTRAS AFECCIONES TRANSMITIDAS POR ALIMENTOS 16.1. Introducción

El termino de toxiinfección alimentaria se emplea corrientemente para referirse a un amplio grupo de enfermedades o condiciones clínicas que afectan al tracto gastrointestinal. Las enfermedades o lesiones producidas por el consumo de alimentos contaminados, es una de las principales causas de perdida económica, enfermedad y muerte en le mundo. Se estima según estadísticas recientes, que solo en los Estados Unidos de Norteamérica aproximadamente 33 millones de personas por año sufrirán enfermedades o lesiones como consecuencia del consumo de alimentos contaminados por microorganismos o toxinas, de estos, se calcula por lo menos 9,000 casos serán mortales. Las perdidas económicas ocasionadas por estos casos asciende a cifras alarmantes tales como 6.700 millones de dólares al año. Los costos ocasionados como consecuencias de incidentes de intoxicaciones alimentarías alcanzan cifras muy elevadas como por ejemplo: un brote de botulismo por consumo de salmón enlatado en Bélgica (1982) produjo una perdida de 140 millones de dólares. Otro brote producido por la contaminación de queso por Listeria en Estados Unidos (1985) ocasiono perdidas por 700 millones de dólares. En el Perú, la epidemia del cólera en 1991 que incluso se extendió hasta países de Centroamérica y México produjo mas de 340,000 casos y 3,600 muertes, según un estudio de la Oficina Panamericana de Salud (OPS, 1991) y la FSIS de los EE. UU. Esto significo una perdida para nuestro país en el mercado externo de 175 millones de dólares y en el mercado interno las perdidas ascendieron a aproximadamente 32 millones de dólares en el sector pesquero y cerca de 16 millones de dólares en el comercio ambulatorio. 16.2. Generalidades sobre la etiología y epidemiología de las enfermedades transmitidas por alimentos a) Infecciones.Es la penetración de microorganismos altamente especializados en los tejidos donde se multiplican y provocan reacciones de defensa que se reconocen como manifestaciones patológicas en el organismo afectado. Ejm. Salmonella, E. coli, Shigella.

136

b) Intoxicaciones.- Son las manifestaciones patológicas en el organismo infectado producidas por una toxina formada por los microorganismos, bien en el alimento o bien solo en el intestino del hombre. c) Infestación.- Describe los cuadros patológicos producidos por la invasión del organismo por parásitos. d) Transmisión.- Hay que diferenciar entre infecciones e intoxicaciones y entre infecciones con DMI (dosis mínima infectiva) o DI50 (dosis infectiva que produce la enfermedad en el 50 % de la población) bajas o altas. En muchos casos no está totalmente claro si el proceso es intoxicativo o infectivo. La DMI varía entre las personas dependiendo de su estado general de salud y de la forma como se ingieren las bacterias (en ciertas condiciones las DMI pueden ser muy baja por lo que es muy necesaria la higiene). e) Morbilidad.- Solo se declara un 10 % de las toxiinfecciones aproximadamente por lo que la incidencia real de estas enfermedades no está clara. 16.3. Los microorganismos como agentes patógenos transmitidos por alimentos

Por otra parte, ciertos microorganismos patógenos son potencialmente transmisibles a través de los alimentos. En estos casos, las patologías que se producen suelen ser de carácter gastrointestinal, aunque pueden dar lugar a cuadros más extendidos en el organismo e, incluso, a septicemias. Las patologías asociadas a transmisión alimentaria pueden ser de dos tipos: infecciones alimentarias producidas por la ingestión de microorganismos o intoxicaciones alimentarias producidas como consecuencia de la ingestión de y toxinas bacterianas producidas por microorganismos presentes en los alimentos. En ciertos casos, pueden producirse alergias alimentarias causadas por la presencia de microorganismos. En cualquier caso, para que se produzca una toxiinfección es necesario que el microorganismo haya producido: a) Suficiente número para colonizar el intestino. b) Suficiente número para intoxicar el intestino. c) Cantidades de toxina significativas. Los tipos de microorganismos patógenos con importancia alimentaria comprenden bacterias, protozoos y virus, en el caso de las infecciones alimentarias, y bacterias y hongos (mohos) en el caso de las intoxicaciones.

137

Para que una bacteria pueda causar una infección, además de las condiciones anteriores es necesario que el microorganismo presente un rango de temperaturas de crecimiento compatible con la temperatura corporal de los organismos superiores (40ºC). Esto es la causa de que patógenos vegetales no sean patógenos animales y que la mayoría de psicrófilos y psicrótrofos no sean de gran relevancia en patología. Por último, debido a la importancia en salud pública de las toxiinfecciones alimentarias, la labor del microbiólogo de alimentos se dirige, en muchos casos, al control destinado a evitar el consumo de productos elaborados en condiciones deficientes, mal procesados y que, por tanto, sean potencialmente peligrosos. Para ello, ha tenerse en cuenta, a la hora de realizar un análisis microbiológico de alimentos: a) b) c) d) e) f) g)

Las fuentes de contaminación del alimento. Las rutas de infección del patógeno. La resistencia de los patógenos a condiciones adversas. Las necesidades de crecimiento de los patógenos. Minimizar la contaminación y el crecimiento de los microorganismos. Técnicas de detección y aislamiento. Método de muestreo proporcional al riesgo.

Todo lo anterior obliga a la regulación legal de las características microbiológicas de cada alimento, lo que comprende la definición de cada alimento o producto alimentario y las regulaciones sobre la tolerancia del número de microorganismos permisibles. (los llamados valores de referencia).

16.4. Origen de los microorganismos patogenos presentes en los alimentos: Los alimentos presentan siempre microorganismos en su superficie o en su interior. Estos microorganismos pueden ser de origen: Endógenos .- ya presentes en el interior de las estructuras del alimento donde pueden provocar zoonosis, enfermedades animales no transmisibles al hombre y enfermedades vegetales no transmisibles al hombre. Los agentes endógenos son eliminados en mataderos (animales enfermos) o durante el procesado (pasteurización). Exógenos.- se incorporan al alimento durante su manipulación y procesado, atendiendo su relación con el consumidor, estas pueden ser agentes patógenos o alterantes (saprófitos). En cualquier caso, los alimentos son una vía importante de transmisión de microorganismos que pueden causar infecciones e intoxicaciones que, en general tienen un tiempo de incubación corto (2-10 h.) y suelen cursar con 138

síndromes gastrointestinales. Puesto que algunas de estas patologías tienen una DMI (dosis mínima infectiva) muy baja es muy necesaria la higiene de los alimentos y de los procesos de elaboración. A. Infecciones alimentarias transmitidas por bacterias: 1. Salmonella SSP. La Salmonella ssp es un bacilo gram negativo, de gran ocurrencia en animales especialmente en aves y porcinos. La salmonella typhi produce la fiebre tifoidea en humanos. Otras bacterias paratifoideas ocasionan la salmonelosis, enfermedad con síntomas menos agudos. El origen de las salmonelas puede ser endógeno (animales portadores) o exógeno; las prácticas ganaderas favorecen la infección a través de los piensos que pueden generar portadores asintomáticos y del manejo de los animales en el matadero (aves, cerdos, terneros). En cualquier caso, los números iniciales suele ser pequeños y la contaminación aparece si el alimento no es tratado correctamente desde el punto de vista térmico. Las medidas profilácticas se dirigen al control de animales portadores, procesamiento de alimentos (pasteurización) y reducción de las posibilidades de contaminación exógena. Esta bacteria esta asociada con los siguientes alimentos: Carnes cruda, carnes de ave, huevos, leche y productos derivados, pescado, camarones, mayonesa, mantequilla de maní, cocoa y chocolate. Varias especies de salmonella han sido aisladas a partir de las cáscaras del huevo, sin embargo, la S. Enteritidis es capaz de ingresar al interior del huevo, ubicándose en la yema. Las poblaciones susceptibles que desarrollan los síntomas mas severos son los niños, ancianos y enfermos. 2. Shigelosis o disentería bacilar La shigella produce Shigelosis o disentería bacilar. Las shigelas son de origen humano y los animales no son reservarios de ellas, por lo que las contaminaciones se producen por vía de la manipulación humana del alimento. La DMI varía mucho dependiendo de si se ingiere la bacteria con alimentos sólidos (alta) o líquidos como leche o agua (baja). Las medidas de prevención se basan en reducir e higienizar la manipulación humana y evitar el desarrollo del microorganismo con una correcta refrigeración. Es invasiva. 3. Escherichia coli Existen cuatro clases reconocidas de E.coli:

139

Enterovirulentas causantes de gastroenteritis en humanos, llamadas también enterotoxigénicos no invasivos productores de una enterotoxina termolábil de alto peso molecular, las cuales comprometen diarreas principalmente en infantes.

El agua empleada en el proceso de los alimentos, puede contaminar casi toda clase de ellos, rara vez han sido aislados en productos lácteos y quesos semiblandos Enteropatogénicas. Las cuales producen un mecanismo de excreción de enterotoxinas y pueden afectar a humanos, bovinos y cerdos. Generalmente es capaz de contaminar casi todos los alimentos con una ligera preferencia por la carne cruda y el pollo. Enterohemorrágicas. Son las que producen una potente toxina que causan un daño severo en la pared intestinal. Están asociados a alimentos como hambuguesas semicrudas, leche y otras carnes Enteroinvasivas. Estas dañan las paredes intestinales, que penetran a la mucosa intestinal y las colonizan, son responsables de la llamada disentería bacilar. Prácticamente puede contaminar cualquier alimento Las medidas profilácticas se dirigen a la eliminación de animales enfermos, control de la contaminación por manipulación humana y refrigeración adecuada para evitar el crecimiento de las bacterias presentes. 4. Enteritis por yersinia enterocolitica Yersimia enterocolitca en una bacteria psicrotrofa que probablemente causa zoonosis y puede transmitirse a través de alimentos animales infectados. Produce una enfermedad con posibles complicaciones reumatoides. Las medidas profilácticas son similares a las de Salmonella aunque en este caso no sirve la conservación a baja temperaturas por el carácter psicrotrófo. 5. Diarreas por vibrio parahaemolyticus y v. Cholerae V. parahaemolyticus es un bacilo Gram-negativo presente en las aguas marinas, halotolerante. Produce al ingerirlo una gastroenteritis febril en la que las heces aparecen teñidas de sangre. Se ingiere con productos marinos crudos o no bien tratados. Otras especies próximas aparecen en salmueras y salazones.

140

V. Cholerae es un Bacilo gram negativo responsable de la infección conocida como cólera, enfermedad diarreica aguda que en muchos casos puede ser mortal. Es generalmente asociado a las condiciones sanitarias deficientes y fuentes de agua contaminada. La infección se produce a través del consumo de peces y mariscos procedentes de aguas contaminadas y cuyo procesamiento es deficiente. La profilaxis se centra en su eliminación por cocción, prevención de la recontaminación y prevención de su multiplicación mediante refrigeración o congelación. 6. Enteritis por Campylobacter. Campylobacter jejuni es un bacilo gram negativo curvado microaerofilo, reconocido como un importante enteropatógeno. A partir de 1972 se desarrollaron métodos para su reconocimiento a partir de la heces y es desde entonces que se le ha asociado con un gran numero de casos de diarreas agudas. Esta presente muchas veces en las fuentes de agua no clorinados tales como acequias, riachuelos y estanques. La enfermedad producida por C. jejuni es conocida como Campilobacteriosis. Se requiere una ingestión de entre 400 a 500 bacterias para producir la enfermedad en un individuo adulto.

Bacteria presente en el intestino de ganado vacuno, perros, aves y ovejas. Causa una infección entérica con vómitos, dolor agudo y diarrea explosiva. Se puede transmitir a través de los mismo alimentos que Salmonella o Yersimia (carne cruda de cerdo o ave, leche cruda). Produce una infección invasiva del epitelio intestinal. La profilaxis se centra en eliminar la bacteria del alimento, prevenir la recontaminación y conservar adecuadamente. 7. Enteritis producidas por bacillaceae Producidas por Clostridum perfringens o por Bacillus cereus. Se requieren altos números de bacterias (105 ufc/g) y pueden producirse en alimentos tratados térmicamente e, incluso, protegidos frente a la recontaminación. El C. Perfringes es un bacilo grande, inmóvil, gram positivo, esporulado, que produce distintos tipos de toxinas A, B, C, D, y E, la más poderosa es del tipo C que causa una enfermedad conocida como 141

enteritis necrótica, se caracterizan por dolores abdominales y diarreas profundas; generalmente no hay vómitos, ni nauseas ni fiebre. Se han aislado de una gran variedad de alimentos, predominando las carnes crudas de mamíferos y aves. Bacillus cereus es un bacilo gram positivo formador de esporas, produce dos tipo de toxinas, la primera una proteína de alto peso molecular que causa diarreas y otra debajo peso molecular que causa vómitos. Esta asociación a una gran variedad de alimentos, los que incluyen carne, leche, vegetales y pescado para la intoxicación diarreica y a los productos y derivados del arroz, papa y alimentos que contengan almidones, pastas y quesos están asociados con la intoxicación emética. Las prevención pasa por enfriar rápidamente el alimento cocinado que no vaya a ser consumido para evitar el desarrollo de las formas vegetativas de la bacteria. B. Intoxicaciones alimentarias agudas 1. Botulismo: Intoxicación por Clostridium botulinum C. botulinum produce una intoxicación mediante bajas dosis de una neurotoxina muy potente que produce al esporular. Actualmente se conocen siete serotipos, de estos, los tipos A, B, E, y F causan el botulismo en humanos. Es una bacteria anaerobia que puede crecer en conservas de alimentos de pH relativamente alto (>4.5) que no se han tratado térmicamente de forma adecuada. Se ha detectado un tipo de botulismo infantil producido por la ingestión de esporas que germinan y vuelven a esporular en el intestino produciendo de nuevo la toxina. La toxina ha sido hallada en una considerable variedad de alimentos enlatados tales como maíz enlatado,, pimienta ,arvejas , sopas, carnes, espárragos, hongos, aceitunas, espinaca, atún, pollo, pateé y fiambres, salsas, langosta, jamón, y pescado ahumado y salado. Profilaxis: tratamiento térmico adecuado de las conservas usando tratamiento 12 D u otros agentes coadyuvantes (sal, nitratos) para alimentos con pH > 4.5. La toxina botulínica es termolábil y se destruye si se calienta la conserva. 2. Intoxicación Estafilocócica. Coco gram positivo capaz de producir una proteína toxica termoestable que produce intoxicación en humanos conocida como estafiloenterotoxicosis. Un microgramo de la toxina puede producir la intoxicación y esta cantidad esta asociada con una población de S. Aureus a 105 por gramo. 142

Producida por la ingestión de alimentos en los que ha crecido una cepa patógena de Staphylococus aureus productora de enterotoxina termorresistente. La principal reserva de S. aureus es la piel, y cavidad buconasal de operarios que pueden contaminar los alimentos cuyo contenido en agua es bajo (productos de pastelería, jamón curado...) porque a mayor aw otra flora sobrecrece a S. aureus. La enfermedad es muy rápida con vómitos y dolor aguado, suele durar menos de 30 horas. Las medidas profilácticas van encaminadas a disminuir la contaminación y el desarrollo de las bacterias mediante tratamientos térmicos adecuados; la destrucción de las toxinas es muy difícil dada su termorresistencia. 3. Intoxicación por bacillus cereus. B. cereus como C. perfingeus, una bacteria oblicua y su ingestión en bajas cantidades es inocua. Produce dos tipos de síndromes: intoxicación diarréica (asociada a una toxina termosensible similar a la de C. perfingens que se produce durante el crecimiento exponencial y que está asociada a alimentos como sopas de ave, carne, salsas, pudding) y una forma emética (asociada a una toxina termorresisitente similar a la de S. aureus y asociada a arroz, y otros alimentos ricos en almidón cocinados). Profilaxis: dada la termorresistencia de las esporas hay que procurar enfriar muy rápidamente los alimentos cocinados ricos en almidón, y conservarlos a baja temperatura, para evitar el crecimiento de las formas vegetativas. 4. Síndromes causados por bacterias productoras de aminas vasopresoras Muchas bacterias son capaces de descarboxilar activamente aminoácidos produciendo aminas vasopresoras causantes de manchas rojas en la piel, mareos y, a veces, dificultades respiratorias. La relación dosis - efecto varia mucho de unos individuos a otros. 5. Papel de otras bacterias toxigénicas Quizá algunos estreptococos del grupo D pueden producir algunas toxinas cuando están en grandes concentraciones (casos exóticos y poco relevantes para nosotros). C. Intoxicaciones alimentarias crónicas Muchos mohos son productores de substancias proteicas de bajo peso molecular y acción tóxica conocidas como micotoxinas. Elevadas ingestiones de micotoxinas pueden producir cuadros agudos fácilmente detectables; pero estos casos son raros, es más frecuente la intoxicación 143

por bajas dosis de micotoxinas que pueden producir intoxicaciones crónicas con efectos oncogénicos o inhabilitantes en diferentes órganos (hígado, riñón, cerebro). Las micotoxinas pueden ingerirse por contaminación con mohos de alimentos de baja actividad de agua (queso, mermelada, alimentos curados, cereales) o por piensos, en el caso de animales con intoxicaciones crónicas pueden transmitir las toxinas a través de sus productos (huevos, leche). Debido al bajo peso molecular las micotoxinas suelen ser muy termorresistentes y pueden difundir grandes distancias en los alimentos por lo que tratamientos térmicos suelen ser inefectivos y la simple eliminación del moho no evita la micotoxina. Existe una gran preocupación por la actividad toxigénica de los mohos considerados beneficiosos presentes en algunos alimentos (queso, embutidos). Las profilaxis se centran en evitar la contaminación por hongos de los alimentos y piensos (quesos, pan, harinas, cereales, frutas y mermeladas) no solo por razones estéticas sino también sanitarias. D. Infecciones cuya via de transmision principal no son los alimentos: 1. Bases epidemiológicas. Hay enfermedades transmitidas por alimentos que no presentan el cuadro de gastroenteritis típico. En este caso es necesaria la ingestión de un número muy reducido de microorganismos (bacteria, virus o gusano). En el caso de bacterias, cuando estas se ingieren en agua o entre comidas pueden provocar los síndromes con números mucho menores debido a que pasan rápidamente por el estómago y el ácido gástrico no puede producir en ellas efecto. 2. Enfermedadades del aparato respiratorio transmitidas por los alimentos. Tanto la difteria, producida por Corynebacterium diphteriae, como la faringitis, producida por Staphylococus pyogenes, pueden ser transmitidas por los alimentos. Ambos microorganismos son termosensibles y un tratamiento térmico adecuado y medidas higiénicas para evitar la posterior contaminación del alimento son suficientes para evitarlo 3. Otras enfermedades transmitidas por los alimentos.

144

Históricamente la leche de vacas mastíticas ha sido una vía de contagio de tuberculosis producida por Mycobacterium bovis, sin embargo las prácticas de pasteurización habituales han eliminado esta vía de contagio. Más relevantes son las bacterias del género Brucella. B. melitensis provoca la fiebre de malta y se transmite por la leche de cabra u oveja, B. abortus se transmite por la leche de vaca. Ambos tipos de bacterias pueden destruirse con los tratamientos térmicos habituales de la leche o de la nata o crema. En este sentido es especialmente relevante la utilización de leche pasteurizada en la producción de quesos de cabra u oveja para evitar la transmisión de la brucelosis. 4. Enfermedades entéricas bacterianas transmitidas principalmente por el agua: Como se ha comentado, algunos microorganismos tienen DMI muy bajas cuando se ingieren con agua y el estómago está vacío. Salmonella y Shigella pueden producir toxiinfecciones de esta forma. Asimismo Vibrio cholerae se transmite a través del agua. Por consiguiente es necesario hacer tratamientos de higienización del agua para llegar a valores de número de microorganismos muy bajos, y utilizar aguas de alta calidad bacteriológica para cualquier proceso relacionado con los alimentos. E. Virosis transmitidas por los alimentos. El número de unidades infectivas que puede producir la enfermedad es muy bajo. Normalmente no suelen aislarse en los laboratorios de microbiología de alimentos porque su manipulación es técnicamente compleja. 1. Hepatitis tipo A Este virus se transmite a través del agua contaminada con materia fecal y de alimentos muy manipulados en condiciones de higiene deficientes (ensaladas de patatas, frutas contaminadas, zumos contaminados) y productos marinos presentes en zonas costeras contaminadas. El virus es termorresistente por lo que la profílaxis ha de centrarse en la higiene del operario, agua y productos. 2. Otras virosis entéricas humanas. Su incidencia real no está muy clara, se han asociado a veces al consumo de productos marinos costeros como mejillones o percebes, presentes en aguas contaminadas y no tratadas adecuadamente desde el punto de vista térmico. 3. Virosis de origen animal. 145

En general los virus que producen enfermedades en los animales no son patógenos para el hombre, ni siquiera los oncogénicos productores de tumores. En cualquier caso, estos virus se inactivan por tratamiento térmico. PICORNAVIRUS: grupo complejo de virus con ARN de doble cadena (aunque no se si todos la tienen o sólo algunos). A este grupo pertenece una serie de virus interesantes como el de la Hepatitis a (transmisible por alimentos),. el virus de la poliomelitis, el del resfriado, el de la fiebre aftosa y una serie de virus denominados enterovirus o echovirus que viven principalmente en el intestino y que pueden causar efectos citopáticos aunque en ocasiones las enfermedades que producen no son evidentes. Es interesante también tener en cuenta los denominados «reovirus» causantes de patologías tanto a nivel de tracto respiratorio (resfriados) como a nivel intestinal (diarreas); [quizá estos virus sean responsables de los procesos diarreicos asociados a ciertos resfriados u otros procesos febriles. F. Enfermedades por protozoos transmitidas a traves de los alimentos. Los protozoos parásitos tienen como hábitat habitual el intestino humano de donde salen a través de las heces para, a veces, ser transportados por otros portadores secundarios. En algunas ocasiones pueden atravesar la barrera intestinal y producir infestaciones masivas. Normalmente adoptan formas de resistencia denominados quistes. Su detección en animales es con frecuencia difícil y por tanto la medida profiláctica más segura es el tratamiento térmico adecuado puesto que son organismos termosensibles. Las patologías más relevantes son la disentería amebiana (producida por Entamoeba histolytica, transmitida a través del agua, frutas y verduras), giardiasis (producida por Giardia lamblia y transmitida a través del agua en zonas endémicas), toxoplamosis (Toxoplasma gondii transmitido a través de la carne cruda, zoomosis de animales de compañía) y la cristosporidiosis (Cryptosporidium parvum, transmitido a través de la carne cruda). G. Enfermedades por helmintos. Los helmintos tienen ciclos biológicos más complicados que los de los protozoos; pero como ellos forman quistes que, al ser ingeridos, producen la infestación del hombre. Otra vía de entrada son las aguas contaminadas con huevos de los gusanos. Las enfermedades más importantes producidas por helmintos son: Teniasis (producidas por Tenia solium de origen porcino o T. saginata de origen vacuno, que forma en los animales unos quistes denominados cistercercos), Difolobotriasis (producida por Diphyllobothrium latum, 146

parásito de peces), la Hidatidosis o Equinococosis (producida por Echinococcus granulosus, enfermedad muy grave por los quistes que causa el gusano; al hombre suele transmitirse por los perros, aunque otras carnes o aguas contaminadas pueden ser su vehículo), la triquinosis (producida por Trichinella spiralis que forma quiste intramusculares en cerdos de granja); la anisakiasis (producida por Anisakis marina transportada por peces como el arenque); Capilariasis (producida por Capillaria philipina y transmitida por el consumo de carnes o pescados crudos, en una enfermedad que no se ha descrito en nuestra zona geográfica) y Ascaridiosis (producida por Ascaris lumbricoides transmitida por contacto persona-persona cuando la higiene no es correcta y hay contaminación fecal. En general las enfermedades producida por helmintos se deben al consumo de alimentos contaminados endógenamente (animales infestados) o exógenamente (contaminación fecal en aguas u hortalizas) que se consumen crudos o insuficientemente lavados y cocinados. Las medidas profiláctica, a parte de las higiénicas, pasan por la congelación y tratamiento térmico adecuado de las carnes infestadas para inactivar las larvas enquistadas. En muchos casos, el veterinario puede detectar la enfermedad por estudio de las canales (cisticercosis y triquinosis).

147

PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION 1.

2.

3.

¿Cuál de los siguientes es el grado mínimo de infección sin respuesta del huesped? a) Colonización b) Infección inaparente c) Enfermedad infecciosa d) Todas las anteriores e) Ninguna de las anteriores Un animal libre de gérmenes al que se le implanta la flora normal de otra especie (por ejemplo humana) se denomina: a) axénico b) gnotoxénico c) heteroxénico d) holoxénico e) plurixénico Son neurotoxinas: 1= Tetánica; 2= Botulínica; 4= Colérica; 8= La producida por Staphilococcus aureus; 16= La producida por Escherichia coli. a) 3 b) 7 c) 11 d) 19 e) 23

4.

En la estructura química de las endotoxinas: 1=La fracción interna es un lípido; 2= La fracción central es un polisacarido idéntico en los G; 4= La fracción externa es una cadena de oligosacaridos diferentes en los G- . a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

5.

La penetracion de bacterias patogenas: 1= todas las bacterias tienen capacidad de penetración; 2= algunas tienen capacidad de penetracion activa (Salmonella, Shigella, Neisseria); 4= algunas tienen capacidad de penetracion pasiva (fiebre recurrente, peste); 8= las modalidades de la infeccion dependen de la capacidad de penetracion (colonizacion mucosa, penetracion, difusión a) 12 b) 13 c) 14 d) 15 e) 16

6.

Son modelos de relaciones Huesped-Parasito: 1= saprofitos; 2= simbiontes o parasitos; 4= predador-presa; 8= comensalismo; 16= mutualismo; 32= parasitismo a) 29 b) 30 c) 31 d) 59 e) 63

7.

La exotoxina del Vibrio cholerae es un ejemplo de: a) Neurotoxina b) Enterotoxina Hemolisina d) Leucocidina

8.

e) De acción general

La exotoxina del Clostridium tetani es un ejemplo de: a) Neurotoxina b) Enterotoxina Hemolisina d) Leucocidina

9.

c)

e) De acción general

La exotoxina del Clostridium botulinum es un ejemplo de: 148

c)

a) Neurotoxina Hemolisina d) Leucocidina 10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

b) Enterotoxina

c)

e) De acción general

El Micobacterium leprae es un ejemplo de: a) Parásito extracelular b) Parásito intracelular obligado c) Parásito intracelular facultativo d) Todos los anteriores e) Ninguno de los anteriores La Brucella es un ejemplo de: a) Parásito extracelular b) Parásito intracelular obligado c) Parásito intracelular facultativo d) Todos los anteriores e) Ninguno de los anteriores El Vibrio cholerae en relación con la penetración en los tejidos es un ejemplo de: a) Bacteria sin capacidad de penetración b) Bacteria con capacidad de penetración activa c) Bacteria con capacidad de penetración pasiva d) Todas las anteriores e) Ninguna de las anteriores El agente productor de la peste en relación con la penetración en los tejidos es un ejemplo de: a) Bacteria sin capacidad de penetración b) Bacteria con capacidad de penetración activa c) Bacteria con capacidad de penetración pasiva d) Todas las anteriores e) Ninguna de las anteriores La Salmonella en relación con la penetración en los tejidos es un ejemplo de: a) Bacteria sin capacidad de penetración b) Bacteria con capacidad de penetración activa c) Bacteria con capacidad de penetración pasiva d) Todas las anteriores e) Ninguna de las anteriores El Corynebacterium diphteriae en relación con la penetración en los tejidos es un ejemplo de: a) Bacteria sin capacidad de penetración b) Bacteria con capacidad de penetración activa c) Bacteria con capacidad de penetración pasiva d) Todas las anteriores e) Ninguna de las anteriores La adherencia microbiana: 1. Es un fenómeno de superficie 2. Es un fenómeno específico 4. Está ligado a estructuras superficiales o a polimeros extracelulares 8. Las adhesinas microbianas se combinan con los receptores celulares 16. Es una combinación o unión estereoespecífica como la unión antígeno-anticuerpo. a)21 b)24 c)27 d)29 e)31

149

17.

Las endotoxinas son: a) proteinas b) lipidos d) lipopolisacaridos e) lipoproteínas

c) polisacaridos

18.

Las exotoxinas: 1= tienen naturaleza lipopolisacaridica; 2= la mayoria estan codificadas en ADN cromosomico y solo alguna (enterotoxina de E. coli) en ADN plasmidico; 4= presentan toxicidad elevada (DL 50 = 10 elevado a -3 a 10 elevado a -9 mg); 8= la accion es especifica asi como el cuadro clinico y el mecanismo de accion Sol.: a) 10 b) 12 c) 13 d) 14 e) 15

19.

Son modelos de relaciones Huesped-Parasito: 1= saprofitos; 2= simbiontes o parasitos; 4= predador-presa; 8= comensalismo; 16= mutualismo; 32= parasitismo Sol.: a) 29 b) 30 c) 31 d) 59 e) 63

20.

Son defensas externas en la resistencia inespecífica a la infección: 1= El revestimiento cutaneo mucoso; 2= La acidez; 4= La descamación y el arrastre; 8= Las sustancias bactericidas. a)5 b)7 c)13 d)14 e)15

21.

Las defensas antibacterianas inespecificas pueden ser internas o externas. Dentro de estas últimas se encuentran: 1= El revestimiento cutaneo-mucoso; 2= La descamación; 4= El arrastre de las secrecciones y fluidos; 8= Las sustancias bactericidas. a)7 b)11 c)13 d)14 e)15

22.

Son sustancias bactericidas: 1= Acidos grasos; 2= Lisozimas; 4= Bilis; 8= Lactotransferasa. a)5 b)7 c)13 d)14 e)15

23.

La inmunidad desarrollada durante la enfermedad infecciosa es un ejemplo de: a) Inmunidad natural b) Inmunidad adquirida activa c) Inmunidad adquirida pasiva d) Resistencia e) Ninguna de las anteriores Son vías de difusión en la infección o en la invasión: 1= Contiguidad ; 2= Vía linfática; 4= Vía dérmica; 8= Vía sanguínea; 16= Vía nerviosa. a)9 b)27 c)29 d)30 e)31

24.

25.

La penetracion de bacterias patogenas: 1= todas las bacterias tienen capacidad de penetración; 2= algunas tienen capacidad de penetracion activa (Salmonella, Shigella, Neisseria); 4= algunas tienen capacidad de penetracion pasiva (fiebre recurrente, peste); 8= las modalidades de la infeccion dependen de la capacidad de penetracion (colonizacion mucosa, penetracion, difusion) a) 12 b) 13 c) 14 d) 15 e) 16 150

26.

27.

28.

29.

30.

31.

El período de incubación de la fiebre tifoidea es de: a) De 1 a 7 horas b) De 10 a 24 horas c) c) De 10 a 14 días d) De 1 a 2 meses e) Meses o años ¿Cuál de las siguientes bacterias es un parásito intracelular obligado? a) Pseudomonas b) Cocos Gram + c) Vibrios d) Clamidias e) Arqueobacterias La mayoría de los microorganismos que habitan el intestino del hombre pertenecen al grupo de los: a)microaerófilos b)anaerobios facultativos c)anaerobios estrictos d)enterobacterias e)enterococos ¿Cuales de las siguientes afirmaciones son ciertas para el género Brucella ?: 1=Puede crecer intracelularmente 2=Tiene apetencia por eritritol 4=Puede producir abortos en ganado 8=Resiste la temperatura de pasteurización. Soluciones: a)5 b)6 c)7 d)13 e)15 ¿Cual de las siguientes sustancias producidas por Pseudomonas es de estructura proteica, semejanta a las proteínas víricas y letal para algunos individuos de la misma especie?: a)Hemolisina b)Exotoxina A c)Pigmentos coloreados d)Bacteriocinas e)Enterotoxina Las bacteriocinas son: 1=de estructura proteica 2=enzimas de defensa frente al ataque inmunitario 4=letales para microorganismos de la misma especie que quien las produce 8=útiles en terapia antiinfecciosa. a)4 b)5 c)6 d)12 e)13

32.

¿Cuales de las siguientes afirmaciones son ciertas para el género Brucella ?: 1=Puede crecer intracelularmente 2=Tiene apetencia por cisteína 4=Puede producir abortos en ganado 8=Resiste la temperatura de pasteurización. a)5 b)6 c)7 d)13 e)15

33.

Legionella pneumophila, 1=es una enterobacteria 2=se adquiere por vía respiratoria 4=es un parásito intracelular 8=es responsable de la fiebre de Pontiac. a)3 b)9 c)11 d)14 e)15

34.

¿Cuales de las siguientes afirmaciones son ciertas para el género Brucella ?: 1=Puede crecer intracelularmente 2=Tiene apetencia por

151

eritritol 4=Puede producir abortos en el ganado 8=Se destruye a la temperatura de pasteurización. a)7 b)9 c)11 d)13 e)15 35.

Legionella : 1=Requiere cisteína y hierro 2=Puede crecer intracelularmente 4=Es sensible a eritromicina 8=Produce la fiebre de Pontiac 16=Produce neumonía atípica. a)12 b)13 c)15 d)27 e)31

36.

La conjuntivitis del recién nacido u oftalmia neounatorum es un cuadro clínico producido por: a) Estafilococo b) Meningococos c) Gonococo d) Clostridios e) Haemophilus ¿Cuál de estos géneros se caracteriza por su incapacidad de sintetizar los factores X y V? a) Pasteurella b) Haemophilus c) Gardnerella d) Veillonella ¿Cuál de estos géneros es un bacilo G- anaerobio estricto? a) Fusobacterium b) Mycobacterium c) Chromobacterium d) Corynebacterium e) Todos los anteriores ¿Cuales de las siguientes son especies del género Salmonella ?: 1=tiphy 2=dysenteriae 4=aeruginosa 8=enteritidis. a)1 b)3 c)5 d)9 e)11

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

En algunas ocasiones Proteus puede producir infecciones, fundamentalmente serán: a) Intestinales b)urinarias c)respiratorias d) de la piel e)de heridas ¿Qué microorganismo de los siguientes puede producir una septicemia grave en individuos que presentan un exceso de hierro en sangre?: a) Vibrio cholerae b) Vibrio vulnificus c) Mycobacterium tuberculosis d) Haemophilus influenzae e) Francisella tularensis e) Lectospira interrogans Vibrio cholerae, 1=invade las células intestinales, 2=provoca diarrea acuosa (agua de arroz) 4=es muy sensible a la acidez estomacal. a)3 b)4 c)5 d) 6 e)7 La toxina colérica: 1=Provoca la acumulación de AMPcíclico, 2=Sólo el componente A entra en la célula 4=El componente B se fija a un receptor (GM1) de la célula epitelial. Soluciones: a)3 b)4 c)5 |d) 6 e)7

152

44.

Los microoganismos del género Photobacterium: 1=Son de origen marino 2=Producen luz propia 4=Algunos son patógenos de peces 8=Están emparentados con los vibrios. a)2 b)3 c)10 d)11 e)15

45.

Uno de los siguientes géneros de enterobacterias no realiza la fermentación butanodiólica: a)Klebsiella b)Enterobacter c)Escherichia d)Erwinia e)Serratia El tratamiento del cólera puede ser: a) Eritromicina b) Ampicilina c) Combatir la deshidratación y/o Tetraciclina d) Isoniazida, Rifampicina, Estreptomicina e) Penicilina Erwinia sp: 1=es un peligroso productor de neumonía 2=es patógena para las plantas 4=es una enterobacteria que produce fermentación butanodiólica. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

46.

47.

48.

La toxina colérica: 1=Provoca la acumulación de AMPcíclico en el interior de la célula epitelial 2=Sólo el componente A entra en la célula 4=El componente B se fija a un receptor (gangliósido GM1) de la célula epitelial. a)3 b)4 c)5 d) 6 e)7

49.

¿Cual de los siguientes enzimas sintetizados por Vibrio cholerae provoca la formación de receptores celulares para la toxina colérica?: a)adhesina b)sialidasa c)mucinasa d)hidrogenoliasa e)hemolisina

50.

Los microoganismos del género Photobacterium: 1=Son de origen marino 2=Producen luz propia 4=Son muy sensibles a los contaminantes químicos 8=Están emparentados con los vibrios. a)2 b)3 c)10 d)11 e)15

51.

Klebsiella pneumoniae: 1=es un peligroso productor de neumonía 2=es capsulado 4=es una enterobacteria que produce fermentación ácido-mixta. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

52.

Shigella dysenteriae: 1=es una enterobacteria 2=es una bacteria invasiva 4=está muy relacionada con Salmonella con quién puede recombinarse 8=produce disentería bacilar. a)3 b)9 c)11 d)13 e)15

53.

La capacidad de fermentar el disacárido lactosa: 1=es una característica muy importante para diferenciar unas enterobacterias de

153

otras 2=requiere una galactósido permeasa 4=requiere una Betagalactosidasa. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7 54.

Vibrio cholerae, 1=invade las células intestinales, 2=provoca diarrea acuosa (agua de arroz) por acción de una toxina que interfiere con el sistema adenilciclasa 4=es muy sensible a la acidez estomacal. a)3 b)4 c)5 d) 6 e)7

55.

Se asocia al consumo de pescado crudo, o poco cocinado, la gastroenteritis por : a)Salmonella enteritidis b)Campylobacter coli c)Shigella dysenteriae d)Vibrio cholerae e)Vibrio parahaemolyticus ¿Cual de los siguientes enzimas sintetizados por Vibrio cholerae provoca la formación de receptores celulares para la toxina colérica?: a)adhesina b)sialidasa c)mucinasa d)hidrogenoliasa e)hemolisina El Escherichia coli enterotoxigénico (ECEI) produce una gastroenteritis semejante al : a)cólera b)disentería bacilar c)salmonelosis d)intoxicación estafilocócica e)campilobacteriosis Unos bacilos G-, anaerobios facultativos , móviles, que no fermentan la lactosa pero si la glucosa con producción de gas pertenecen al género: a) Salmonella b) Escherichia c) Shigella d) Yersinia e) Klebsiella Unos bacilos G-, anaerobios facultativos , inmóviles, que no fermentan la lactosa rápidamente y no producen desaminasa ni SH2 ni gas ni glucosa pertenece al género: a) Salmonella b) Escherichia c) Shigella d) Yersinia e) Klebsiella Unos bacilos G-, anaerobios facultativos , móviles, lactosa +, glucosa +, con producción de gas IMViC ++-- pueden pertenecer al género: a) Salmonella b) Escherichia c) Shigella d) Yersinia e) Klebsiella Unos bacilos G-, anaerobios facultativos , móviles, lactosa +,IMViC ++-- pueden pertenecer al género: a) Salmonella b) Escherichia c) Shigella d) Yersinia e) Klebsiella Un coco G-, anaerobio facultativo , móviles, ureasa + fenil alanina-, desaminasa+, puede ser: a) Escherichia b) Enterobacter c) Citrobacter d) Proteus e) Serratia Un coco G-, anaerobio facultativo , lactosa+, IMViC ++--, puede pertenecer al género:

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a) Escherichia b) Enterobacter c) Citrobacter d) Proteus e) Serratia Un cuadro clínico de vómitos y diarrea fecaloide muy abundante (301/dia), con aspecto de agua de arroz, con deshidratación e hipovolemia puede estar producido por: a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis Un cuadro clínico con inflamación de uno o varios ganglios, ulceración de los mismos (bubón), acompañado de un síndrome infeccioso y un síndrome tóxico, puede estar producido por: a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis Qué microorganismo puede ser transmitido por Xenopsylla cheopsis: a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis En el diagnóstico bacteriológico de qué microorganismo realizamos la prueba del filamento con desoxicolato sódico sobre las colonias. a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis El serodiagnóstico de Widal y Felix con antígeno O, H y Vi se utiliza para diagnosticar las infecciones debidas a: a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis ¿Qué microorganismo tiene una patogenia de ingestión, infección de vasos linfáticos y ganglios mesentéricos; circulación por vasos linfáticos, conductos torácicos y paso a sangre; diseminación a bazo, riñón, hígado y vesícula; infección de placas de Peyer; excrección. a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis El medio selectivo TCBS (tiosulfato-citratos-sales biliares) se utiliza para aislar: a) Vibrio cholerae b) Salmonella-Shigella c) Streptococcus pyogenes d) Mycobacterium tuberculosis e) Mycobacterium leprae El medio dexosicolato-citrato se utiliza como medio selectivo para aislar: a) Vibrio cholerae b) Salmonella-Shigella 155

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c) Streptococcus pyogenes d) Mycobacterium tuberculosis e) Mycobacterium leprae ¿Qué enfermedad infecciosa cursa con marcada deshidratación e hipovolemia? a) Botulismo b) Tetano c) Cólera d) Tularemia e) Carbunco ¿Cuál de los siguientes géneros de la familia Enterobacteriacea no fermentan la lactosa?: 1. Proteus 2. Escherichia 4. Enterobacter 8. Providencia. a)1 b)5 c)7 d)9 e)13 Y. enterocolítica, es un microorganismo que está asociado a infecciones de tipo: a) Peste b) Gastroenteritis asociada con diarrea c) Pneumonia d)Septicemia Los microorganismos pertenecientes al género Salmonella se caracterizan por: a) Ser móviles b) Ser agar (+) c) Ser SH2 (+) d) Ser lactosa positivo e) Ninguna de las anteriores En el tratamiento clínico de la peste se emplea como antibiótico de elección primaria: a) Estreptomicina b) Rifampicina c) Cloramfenicol d) Tetraciclina e) Cefalosporinas Que microorganismo suele transmitirse por Pediculus humanus: a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis Unos síntomas de fiebre progresiva y confusión con aglutinaciones de Widal-Felix que pasaron del título 1/40 el día 3º al 1/640 el día 18 puede tratarse de: a) Clostridium tetani b) Mycobacterium tuberculosis c) Fiebre recurrente d) Fiebre tifoidea e) Gangrena gaseosa Un cuadro clínico con fiebre, dolores abdominales, nauseas, vómitos y diarrea abundante (jalea de grosella), puede estar producido por: a) Yersinia pestis b) Escherichia coli c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Salmonela thyphi ¿Qué infección se transmite por contacto directo e indirecto (manos, alimentos, objetos, moscas, etc), ha sido uno de los grandes azotes de la humanidad, es muy frecuente en campos de batalla, requiere una dosis infectiva baja para el contagio y entra por vía digestiva: a) Disenteria bacilar por Shigella b) Tetanos c) Carbunco d) Salmonelosis 156

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e) Glomerulonefritis Unas colonias lactosa +, en MacConkey (color rosa) con un Kliger de ácido en fondo y alcalino en slant (glucosa +, lactosa-), formación de gas y producción de SH2, con la prueba de las desaminasas (FAD) negativa y la prueba de las betagalactosidasas (ONPG) también negativas, puede ser: a) Staphylococcus epidermidis b) Streptococcus pyogenes c) Especies de Salmonella d) Sthaphylococcus aureus e) Klebsiella pneumoniae Un bacilo G-, anaerobio facultativo móvil, que no fermenta la lactosa pero si la glucosa con producción de gas puede pertenecer al género: a) Salmonella b) Escherichia c) Shigella d) Yersinia e) Klebsiella Que microorganismo produce la peste bubónica: a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis Un cuadro clínico con inflamación de uno o varios ganglios, ulceración de los mismos (bubón) acompañado de un síndrome infeccioso y un síndrome tóxico, puede estar producido por: a) Yersinia pestis b) Escherichia coli c) Vibrio cholerae d) Salmonella thyphi e) Shigella dysenteriae Un bacilo G-, anaerobio facultativo, móvil, lactosa +, IMViC++--, puede pertenecer al género: a) Yersinia b) Klebsiella c) Salmonella d) Escherichia e) Shigella Un bacilo G-, anaerobio facultativo, lactosa+ IMViC++--, puede pertenecer al género: a) Citrobacter b) Escherichia c) Enterobacter d) Proteus e) Serratia a 25 Que microorganismo produce el cólera: a) Escherichia coli b) Salmonella thyphi c) Vibrio cholerae d) Shigella dysenteriae e) Yersinia pestis El período de incubación de la Enterocolitis por Salmonella es de: a) De 1 a 7 horas b) De 10 a 24 horas c) De 10 a 14 días d) De 1 a 2 meses e) Meses o años Un bacilo G-, anaerobio facultativo, inmóvil, no fermenta la lactosa rápidamente y no produce desaminasa ni SH2 ni gas ni glucosa, puede pertenecer al género: a) Salmonella b) Escherichia c) Shigella d) Yersinia e) Klebsiella Un cuadro clínico de vómitos y diarrea fecaloides muy abundantes(30 L/día), con aspecto de agua de arroz con deshidratación e hipovolemia puede estar producida por: a) Salmonella thyphi b) Vibrio cholerae 157

c) Escherichia coli e) Yersinia pestis 90.

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d) Shigella dysenteriae

Los microorganismos como el Vibrio cholerae que es capaz de crecer y multiplicarse en condiciones de pH altos por encima de 8 o 9 se denominan: a) prototrofos b) auxotrofos c) litotrofos d) psicrofilos e) basofilos El medio selectivo agar SS se utiliza para aislar: a) Vibrio cholerae b) Salmonella-Shigella c) Mycobacterium tuberculosis d) Mycobacterium leprae e) Streptococcus pyogenes El tratamiento de elección en la fiebre tifoidea es: a) Tetraciclina b) Cloramfenicol y ampicilina c) Combatir la deshidratación y tetraciclina d) Isoniazida, Rifampicina, Estreptomicina e) Penicilina El tratamiento del colera puede ser: a) Tetraciclina b) Cloramfenicol y ampicilina c) Combatir la deshidratación y tetraciclina d) Isoniazida, Rifampicina, Estreptomicina e) Penicilina Cuales de las siguientes afirmaciones acerca de Bdellovibrio es falsa? a) Es un organismo fermentador b) Se produce en el espacio periplásmico de bacterias Gramc) Es un organismo aerobio d) Es un Grame) Existen mutantes de vida independiente de la presa El Tracoma es una enfermedad producida por: a) Treponema trachomatis b) Rickettsia trachomatis c) Salmonella trachomatis d) Micrococcus trachomatis e) Chlamydia trachomatis ¿Cuál de los siguientes estados o estructuras bacterianas no son capaces de regenerar una pared celular? a) Formas L b) Protoplastos c) Esferoplastos d) Micoplasmas e) Streptobacillus moniliformis Al realizar la tinción de Macchiavello en el género Chlamydia los cuerpos reticulares aparecen teñidos de color: a) Azul b) Rojo c) Verde d) Amarillo e) Marrón ¿Cuál de las siguientes especies produce neumonitis en hombres? a) Rickettsia rickettsii b) Rschalinea quintana c) Chlamydia trachomatis d) Chlamydia psittaci e) Mycoplasma pneumoniae ¿Cuál de las siguientes especies del género Rickettsia produce fiebre botunosa?

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a) R. tsutsugamuski b) R. rickettsii c) R. prowazekii d) R. conorii e) R. thyphi 100. ¿Cual de las siguientes especies de la tribus Rickettsiaceae crece en agar sangre? a) R. Prowazekii b) Rochalimea quintana c) Coviella burnetii d) R. cronorii e) Ninguna de las anteriores 101. ¿Cuál de las siguientes especies es el agente casual de la fiebre Q? a) R. Coronii b) Rochalinea quintana c) Covoella burnetti d) R. thyphi e) R. reckettsii 102. Cocos gram- positivos. Estafilococos y Estreptococos. La acción patógena de Streptococcus pyogenes está facilitada por las toxinas y enzimas producidos por la cepa; entre estas se encuentran: 1. Estreptolisina 2. Toxina eritrogenica 4. Coagulasa 8. Estreptoquinasa 16. Estreptodornasa. a)24 103.

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b) 25

c)27

d)29

e)31 e 27

En la identificación de Streptococcus pneumoniae se utiliza la: a) Reacción de Nelson b) Reacción de Quellung c) Reacción de VDRL d) Reacción de Widal y Felix e) Reacción de Dick Para identificar la toxina eritrogénica de Streptococcus pyogenes o para diagnosticar la eripsela o escarlatina se utiliza la: a) Reacción de Nelson b) Reacción de Quellung c) Reacción de VDRL d) Reacción de Widal y Felix e) Reacción de Dick El medio agar sangre se utiliza para el aislamiento e identificación de: a) Vibrio cholerae b) Salmonella-Shigella c) Streptococcus pyogenes d) Mycobacterium tuberculosis e) Mycobacterium leprae La eripsela y la escarlatina son cuadros clínicos producidos por: a) Staphylococcus aureus b) Estreptococos del grupo A (S. pyogenes) c) Estreptococcus del grupo D (Enterococos) d) Estreptococcus viridans e) Streptococcus pneumoniae La acción patógena de los estreptocococos se lleva a cabo a través de sus enzimas y toxinas. ¿Cuáles de las siguientes son toxinas o enzimas importantes de los estreptococos del grupo A: 1. Estreptolisina 2. Toxina eritrogénica 4. Estreptoquinasa 8. Estreptodornasa 16. Neurotoxina 32. Estreptonefrotoxina. a)15 b) 46 c) 47 d) 60 e) 63 Un cuadro clínico con escalofríos, tos, fiebre, punta de costado, disnea, esputos herrumbrosos y leucocitosis corresponde a: 159

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a) Carbunco pulmonar b) Neumolia lobar por neumococos c) Mionecrosis d) Bronquitis por Haemophilus e) Tularemia por Fracisella Staphylococcus aureus se diferencia de los otros miembros del género Staphylococcus por: a) Ser catalasa + b) Ser G+ c) Ser coagulasa + (90-98%) d) Ser anaerobio facultativo El tratamiento específico para las infecciones por Streptococcus pneumoniae, se basa preferentemente en la administración al paciente de: a) Kanamicina b) Streptomicina c) Tetraciclina d) Cloramfenicol e) Penicilina En Streptococcus pneumoniae la fijación del DNA exógeno durante el proceso de transformación se; a) requiere que el DNA sea de doble cadena y de un tamaño mínimo de 400-500 pares de bases b) Requiere que el DNA sea de doble cadena y de un tamaño menor a 400 pares de bases c) Mecanismo específico que sólo reconoce ADN homologo de doble cadena d) Mecanismo específico para ADN homólogo de cadena sencilla A 27 Unos cocos Gram+, agrupación irregular, catalasa +, fermentación anaerobia de la glucosa, puede ser: a) Bacillus tetani b) Bacillus anthracis c) Staphylococcus aureus d) Micrococcus sp. e) Especies del género Streptococcus Unas colonias pequeñas, hemolíticas en agar sangre, compuestas por cocos G+, con agrupación en cadenas, produciendo una hemolisis beta, insoluble en bilis y resistentes a la optoquina, puede ser: a)Staphylococcus epidermidis b) Streptococcus pyogenes c) Especies de Salmonella d) Sthaphylococcus aureus e) Klebsiella pneumoniae

114.

Streptococcus pneumoniae: 1. No tiene cápsula y es insoluble en bilis 2. Se presenta en diplos o pequeñas cadenas presentando forma lanceolada 4. Los cuadros clínicos que producen son: neumonia lobar por contigüidad y procesos piogenos como sinusitis y otitis 8. El tratamiento de elección es Penicilina. a)6 b)7 c)13 d)14 e)15 d) 27

115.

Unos cocos gram +, catalasa -, agrupación en diplococos o cadenas pueden pertenecer a: a) Bacillus tetani b) Bacillus anthracis c) Staphylococcus aureus d) Micrococcus sp. e) Especies del género Streptococcus 160

116.

Unos cocos G+ lanceolados, en diplococos o cadenas cortas, con cápsula, solubles en bilis y sensibles a la optoquina se puede identificar como pertenecientes a la especie: a) Staphylococcus epidermidis b) Streptococcus pyogenes c) Streptococcus faecalis d) Streptococcus pneumoniae e) Diplococcus haemophilus

117.

La glomerunefritis puede estar producida por: a) Treponema pertenue b) Streptococcus pyogenes c) Neisseria meningitidis d) Bacillus anthracis e) Borrelia recurrentis

118.

Unos cuadros clínicos de: Acción directa sobre piel y mucosa: foliculitis, forunculos, anthrax; Acción tóxica: intoxicación alimentaria; Metástasis visceral localizadas; Procesos generalizados pueden estar producidos por las cepas de la especie: a) Streptococcus pyogenes b) Bacillus anthracis c) Clostridium botulinum d) Staphylococcus aureus e) Shigella disenteria

119.

Unos cocos no esporulados, con agrupación irregular, catalasa+ y con fermentación anaerobia de la glucosa, pertenecerá al género: a) Staphylococcus b) Micrococcus c) Streptococcus d) Sporosarcina e) Sarcina

120.

Unas colonias mucosas y traslucidas, grandes que forman cuerdas o hilos de moco cuando se las levanta con un asa de platino, lactosa +, compuesta por cocobacilos G-, que dan las reacciones de IMViC--++, puede ser de: a) Staphylococcus epidermidis b) Streptococcus pyogenes c) Especies de Salmonella d) Sthaphylococcus aureus e) Klebsiella pneumoniae

121.

Unas colonias medianas, no hemolíticas, blancas, compuestas por cocos G+, agrupación irregular, catalasa +, coagulasa -, manitol -, puede ser de: a) Staphylococcus epidermidis b) Streptococcus pyogenes c) Especies de Salmonella d) Sthaphylococcus aureus e) Klebsiella pneumoniae Unas colonias medianas, hemolíticas, amarillas y con pigmento amarillo, con microorganismos en forma de cocos G+, catalasa+, coagulasa+, manitol +, puede ser de:

122.

161

a) Staphylococcus epidermidis c) Especies de Salmonella f) Klebsiella pneumoniae

b) Streptococcus pyogenes d) Sthaphylococcus aureus

123.

Un cuadro clínico de nauseas, vómitos, palidez, transpiración, dolor abdominal o calambres abdominales con diarrea y temperatura normal con un comienzo a las tres horas de la ingestión de un alimento sospechoso de estar contaminado es muy probable que sea una intoxicación alimentaria debida a: a)Streptococcus pyogenes b) Staphylococcus aureus c) Costridium botulinum d) Vibrio cholerae e) Ninguno de los anteriores

124.

Streptococcus pyogenes produce el cuadro clínico de: a) Pian b) Reumatismo c) Fiebre recurrente d) Carbunco e) Botulismo

125.

La erisipelaela está producida por: a) Staphylococcus aureus b) Staphylococcus pyogenes c) Neisseria gonorrhoeae d) Treponema pallidum e) Leptospira icterohaemorrhagiae

126.

En la fiebre reumática: 1. Existe generalmente una infección estreptocócica en la garganta (anginas) 2. Se pueden aislar de la garganta estreptococo 4. Al cabo de 10-14 días aparece el cuadro de reumatismo con dolor e inflamación de articulaciones. a)3 b)4 c)5 d)6 e)7

127.

El Streptococcus pyogenes produce el cuadro clínico de: a) Pian b) Reumatismo c) Fiebre recurrente d) Carbunco e) Botulismo

128.

Penicilina y eritromicina son los tratamientos de elección en las infecciones por: a) Vibrio cholerae b) Salmonella-shigella c) Mycobacterium tuberculosis d) Mycobacterium leprae e) Streptococcus pyogenes

129.

El período de incubación de una intoxicación alimentaria por estafilococos es de: a) De 1 a 7 horas b) De 10 a 24 horas c) De 10 a 14 días d) De 1 a 2 meses e) Meses o años

130.

El Streptococcus pneumoniae: 1. No tiene capsula y es insoluble en bilis 2. Se presenta en diplos o pequeñas cadenas presentando forma lancealada 4. Los cuadros clínicos que producen son: neumonia lobar

162

por contigüidad y procesos piogenos como sinusitis y otitis 8. El tratamiento de elección es Penicilina. a)6 b)7 c)13 d)14 e)15 131.

En las zonas de la lesión neumónica en la Neumonía neumocócica se encuentran los siguientes cambios histopatológicos del tejido pulmonar: 1. Existe una zona de edema externo con los alveolos llenos de líquido edematoso que contiene neumococos 2. Mas internamente existe otra zona de condensación precoz con algunos polimorfonucleares y algunos hematies 4. Más internamente se encuentra la zona de condensación avanzada con abundantes polimorfonucleares con neumococos fogocitados 8. Finalmente en la zona central existe una zona de caseificación en que se coagula las proteínas de las polimorfonucleares, neumococos y pus. a)7 b)12 e)13 d)14 e)15

132.

Unos cocos Gram+, agrupación irregular, catalasa +, no fermentando la glucosa en condiciones anaerobias puede ser: a) Bacillus tetani b) Bacillus anthracis c) Staphylococcus aureus d) Micrococcus sp. e) Especies del género Streptococcus

133.

El Clostridium botulinum produce el cuadro clínico de: a) Pian b) Reumatismo c) Fiebre recurrente d) Carbunco e) Botulismo El Bacillus anthracis produce el cuadro clínico de: a) Pian b) Reumatismo c) Fiebre recurrente d) Carbunco e) Botulismo Los Clostridium tetani y botulinum son clostridium: a) Neurotóxicos b) histotóxicos c) Enterotóxicos d) Piógenos e) miotóxicos Unos de los microorganismos que se encuentra con más frecuencia en la gangrena gaseosa es: a) Clostridium dificile b) Clostridium botulinum c) Clostridium perfringens d) Bacillus anthracis e) Bacillus cereus Un cuadro clínico de dolor en la herida, edema, hinchazón, exudado serohemorragico, crepitación de los tejidos a la presión puede estar producido por una infección de: a) Clostridium tetani b) Mycobacterium tuberculosis c) Fiebre recurrente d) Fiebre tifoidea e) Gangrena gaseosa Un anaerobio, bacilo G+, esporulado con espora deformante y terminal puede ser: a) Bacillus tetani b) Bacillus anthracis

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c) Staphylococcus aureus d) Micrococcus sp. e) Especies del género Streptococcus El carbunco puede estar producido por: a) Treponema pertenue b) Streptococcus pyogenes c) Neisseria meningitidis d) Bacillus anthracis e) Borrelia recurrentis Un cuadro sintomatológico de parálisis espásticas y convulsiones evidenciado por trismus, risa sardónica y opistotonos suele estar producido por: a) Clostridium tetani b) Mycobacterium tuberculosis c) Fiebre recurrente d) Fiebre tifoidea e) Gangrena gaseosa Un bacilo G+ con los extremos rectos, capsulado, esporulado con espora central o subterminal no deformante puede ser: a) Bacillus tetani b) Bacillus anthracis c) Staphylococcus aureus d) Micrococcus sp. e) Especies del género Streptococcus En el carbunco humano: 1. Las formas externas son la pustula maligna y el edema maligno 2. Las formas internas pueden ser pulmonar, intestinal, faringea, nerviosa 4. La septicemia tiene una mortalidad del 75% 8. Debe su nombre (carbunco) al color negruzco que toma la sangre y la escara negra de la pustula. a)6 b)7 c)13 d)14 e)15 Un espasmo completo en enfermedad avanzada: El paciente rígido en opistotonos moderado, con los brazos extendidos y abdomen en tabla, pudiendo producirse un paro respiratorio. ¿En qué infección puede aparecer un cuadro como éste? a) Clostridium tetan b) Mycobacterium tuberculosis c) Fiebre recurrente d) Fiebre tifoidea e) Gangrena gaseosa ¿Para qué utilizan el enzima catalasa las micobacterias?: a) como endotoxina b) como exotoxina c) como proteína inductora de anticuerpos d) es un enzima capaz de capturar hierro e) es un enzima para la defensa del ataque de los macrófagos ¿Para qué le sirven los sulfolípidos a las micobacterias?: a) como endotoxinas b) como exotoxinas c) para crecer de forma acordonada d) para capturar hierro e) para la defensa del ataque de los macrófagos Mycobacterium leprae, 1=tiene apetencia por tejido pulmonar, 2=no se ha conseguido cultivar en el laboratorio en medios de cultivo, 4=es de crecimiento muy lento 8=puede contagiarse por vía respiratoria. a)6 b)7 c)13 d)14 e)15

164

147.

Mycobacterium tuberculosis: 1=tiene apetencia por tejido pulmonar, 2=no se ha conseguido cultivar en el laboratorio en medios de cultivo, 4=es de crecimiento muy lento 8=puede contagiarse por vía respiratoria. a)6 b)7 c)9 d)13 e)15

148.

Los microorganismos del género Nocardia: 1=Tienen ácidos micólicos en la pared celular, 2=Son ácido-alcohol resistentes 4=Son Gram positivos 8=Son filamentosos. a)2 b)3 c)10 d)11 e)15

149.

La prueba de la tuberculina: 1=es una reacción de hipersensibilidad 2=se da contra ciertas proteínas de Mycobacterium tuberculosis 4=sirve para diagnosticar tuberculosis 8=es positiva desde el primer momento del contagio de Mycobacterium tuberculosis a)2 b)3 c)5 d)10 e)11

150.

¿Qué son las exoquelinas?: a) endotoxinas de las micobacterias b) exotoxinas de las micobacterias c) proteínas responsables de la reacción de la prueba de la tuberculina d) sideróforos de las micobacterias e) moléculas de resistencia al ataque de los macrófagos de las micobacterias ¿Cuál de estos géneros presenta ácidos micórticos en su pared celular y sin embargo no es ácido-alcohol resistente? a) Nocardia b) Corynebacterium c) Mycobacterium d) Ninguno de los anteriores ¿Cuáles de estas características corresponden a la toxina diftérica? 1. Es una cadena polipéptica formada por densos fragmentos 2. Todos los fragmentos son necesarios para la acción tóxica de las células 4. El fragmento A une la toxina a la célula 8. El fragmento B penetra en la célula a)3 b)5 c)9 d)15

151.

152.

153.

154.

155.

¿Cuáles de estos factores tóxicos no intervienen en la patogénesis de Mycobacterium tuberculosis? a) Cord factor b) Sulfolípidos c) Micotoxinas d) Exoquelina ¿En cuál de estos medios crece Mycobacterium leprae? a) Agar sangre b) Agar sangrechocolate c) Agar infusión cerenbro-corazón d) Planta de pié de ratón d 29 ¿Cuál de estos microorganismos es ácido-alcohol resistente? a) Fusobacterium b) Mycobacterium c) Chromobacterium

d) Corynebacterium 165

156.

e) Todos los anteriores ¿Cuáles de estas características corresponden a la lepra tuberculoide? 1. Progresiva 2. Contagiosa 4. Suave 8. Se desarrolla hipersensibilidad retardada a)3 b)7 c)11 d)12 e)15

157.

Cuáles de estas características corresponden a la toxina diftérica? a) es una cadena polipeptídica formada por dos fragmentos b) Todos los fragmentos son necesariso para la acción 4. El fragmento A penetra en la célula 8. El fragmento B une la toxina a la célula a)3 b)5 c)9 d)13 e)15

158.

La aparición de colonias gris oscuras o negras en agar-cisteína-telurito nos indica la presencia de: a) Fusobacterium b) Mycobacterium c) Chromobacterium d) Corynebacterium e) Nocardia La toxina diftérica actúa inhibiendo la síntesis de: a) Acidos nucleicos b) Proteínas c) Carbohidratos d) Lípidos e) Ninguna de las anteriores ¿Cuáles de estas características corresponden a la toxina diftérica? 1. Es una cadena polipeptídica formada por dos fragmentos 2. El fragmento A une la toxina a la célula 4. El fragmento B penetra en la célula 8. Todos los fragmentos son necesarios para la acción tóxica en las células a)3 b)5 c)9 d)13 e)15

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¿Cuáles de estas características corresponden a la lepra lepromatosa? 1. Progresiva 2. Contagiosa 4. Suave 8. Se desarrolla hipersensibilidad retardada a)3 b)7 c)11 d)13 e)15

162.

¿Cuál de estos microorganismos origina micetoma? a) Actinomyces israelii b) Nocardia asteroides c) Mycobacterium bovis d) Nocardia brasiliensis e) Mycobacterium tuberculosis ¿Cuál de estos factores tóxicos no interviene en la patogénesis de Mycobacterium tuberculosis ? a) Cord factor b) Micotoxina c) Sulfolípidos d) Exoquelina e) Catalasa En el tubérculo o granuloma que se forma en la infección con Mycobacterium tuberculosis: 1. En la zona central hay células gigantes 2. En la zona media hay células conjuntivas 4. En la zona periférica hay fibroblastos, monocitos y linfocitos. a)3 b) 4 c)5 d)6 e)7

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La inoculación experimental al cobaya se utiliza para el diagnóstico microbiológico de infecciones por: a) Vibrio cholerae b) Salmonella-shigella c) Mycobacterium tuberculosis d) Mycobacterium leprae e) Streptococcus pyogenes La isoniazida, rifampicina y estreptomicina so n los antibióticos de elección para el tratamiento de infecciones por: a) Vibrio cholerae b) Salmonella-shigella c) Mycobacterium tuberculosis d) Mycobacterium leprae e) Streptococcus pyogenes Que microorganismo produce en su comienzo una lesión de chancro primario indurado, diseminación linfática o hematógena con pequeños síntomas en la puerta de entrada o chancros duros primarios? a) Vibrio cholerae b) Salmonella-shigella c) Mycobacterium tuberculosis d) Mycobacterium leprae e) Streptococcus pyogenes El medio de Lowentein-Jensen se utiliza para cultivar: a) Vibrio cholerae b) Salmonella-Shigella c) Mycobacterium tuberculosis d) Mycobacterium leprae e) Streptococcus pyogenes El Mycobacterium leprae: 1. No es cultivable; se multiplica con extraordinaria lentitud 2. Tiene predilección por el sistema nervioso 4. Es exclusivo del hombre 8. Es sensible a la Dapsona. a)6 b) 7 c) 13 d) 14 e)15

170.

Son micobacterias atípicas: 1. Mycobacterium kansasi 2. Mycobacterium avium 4. Mycobacterium tuberculosis 8. Mycobacterium leprae 16. Mycobacterium intracellulare 32. Mycobacterium scrofulaceum. a)50 b)51 c) 59 d) 62 e) 63

171.

El período de incubación de la lepra es de: a) De 1 a 7 horas b) De 10 a 24 horas c) De 10 a 14 días d) De 1 a 2 meses e) Meses o años Cual de las siguientes Mycobacterias puede producir tuberculosis en los animales y en el hombre: 1. M. tuberculosis 2. M. bovis 4. M. africanum 8. M. microti 16. M. Kansasi 32. M. avium. a)9 b)13 c) 15 d) 31 e)63

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Unos síntomas de fiebre, sudoración, astenia y adelgazamiento acompañado o no con síntomass locales variables de tos, dolor pleural, puede estar producido por: a) Clostridium tetani b) Mycobacterium tuberculosis c) Fiebre recurrente d) Fiebre tifoidea e) Gangrena gaseosa

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