Acerca del Desarrollo y Control de Microorganismos en la Fabricación de Papel Jesús Cervantes-Martínez Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, México Rocio Orihuela-Equihua Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, México José Guadalupe Rutiaga-Quiñones [email protected] Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, México
- Acerca del Desarrollo y Control de Microorganismos en la Fabricación de Papel
- Conciencia Tecnológica, núm.54, 2017
- Instituto Tecnológico de Aguascalientes
Recepción: 10 Julio 2017 Aprobación: 26 Noviembre 2017 Resumen: En este trabajo se presenta un panorama general sobre los factores que intervienen en el desarrollo de microorganismos como bacterias, hongos y algas en la fabricación de papel. Asimismo se hace mención sobre los biocidas usados en la industria para controlar el crecimiento de microorganismos.
- Palabras clave: fibras celulósicas, bacterias, hongos, biocidas.
- Abstract: In this work we present a general overview on the factors that intervene in the development of microorganisms such as bacteria, fungi and algae in the paper manufacture, including references to the most common biocides used in the paper industry to control the growth of microorganisms.
- Keywords: cellulosic fibers, bacteria, fungi, biocides.
Introducción Para la fabricación de papel se utilizan fibras celulósicas y otros materiales no fibrosos, por ejemplo aditivos, cargas y colorantes, que se adicionan para dar al papel producido características y propiedades especiales, En relación a las fibras, estas pueden proceder de madera, plantas anuales y fibras recicladas, también llamadas fibras secundarias.
- Independientemente del origen de las fibras, antes de fabricar el papel, es necesario limpiar este material celulósico y dejarlo listo para el proceso de fabricación,
- En este proceso es común que diversos microorganismos causen problemas en sus diferentes etapas, como por ejemplo, producción de babazas que pueden ocasionar agujeros en el papel, así como malos olores en los productos terminados, incrustaciones y taponamientos,
Los microorganismos comúnmente encontrados en el proceso de fabricación del papel son bacterias, hongos y algas ; a continuación se presentan aspectos generales sobre los factores que intervienen en el desarrollo y control de estos microorganismos. Factores que intervienen en el desarrollo de microorganismos Elementos necesarios para el desarrollo El requerimiento de elementos para el desarrollo de microorganismos está en función de la especie de que se trate; sin embargo, la literatura indica que en términos generales los microorganismos requieren aproximadamente los mismos elementos que los demás seres vivos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, como elementos esenciales; hierro, calcio, magnesio, potasio, sodio y cloro, como posiblemente esenciales; manganeso, zinc, cobre, boro, molibdeno, yodo y sílice, como elementos que pueden ser esenciales para ciertos microorganismos.
Además de las sustancias para dar energía a las células, los microorganismos requieren de vitaminas, Muchos de estos nutrientes se encuentran de manera fácil y abundante en el sistema de la máquina de papel (celulosa, sales de calcio, almidón, entre otros), Sustratos para el crecimiento Los microorganismos obtienen alimento del sustrato donde crecen; aquellos alimentos relativamente simples pueden ser disueltos fácilmente.
Sin embargo, para hacer más solubles y adecuados para la alimentación los compuestos más complejos, los hongos y bacterias segregan enzimas extracelulares que catalizan la hidrólisis de los compuestos, convirtiéndolos en alimentos solubles más simples.
- La actividad de las enzimas se ve influida por la temperatura, el pH, presencia de sales neutras (o de metales pesados) y por el tiempo.
- El número y tipo de compuestos susceptibles de ser utilizados por los microorganismos no está claro pero se estima que, por ejemplo, las bacterias heterotróficas pueden utilizar de 400 a 500 compuestos ; las materias primas para la fabricación de papel (celulosa, hemicelulosas, almidón y otras), son susceptibles para su desarrollo,
Efecto del agua sobre el crecimiento El agua, dentro del proceso de fabricación del papel, es de vital importancia, pues es el medio de transporte de las fibras y de los demás materiales que se añaden en diferentes etapas del proceso; al inicio de la formación del papel la proporción de agua puede ser de 99% y a través de las subsiguientes etapas la cantidad de agua va disminuyendo hasta alcanzar de 4 a 8% de humedad,
En general, las bacterias requieren la presencia de agua para su desarrollo, ya que el agua es un medio de transporte de las sustancias alimenticias en solución hacia sus células, para eliminar el desperdicio que producen y para mantener la humedad necesaria de su entorno; ellas pueden desarrollarse en condiciones de mayor humedad que la mayoría de los hongos,
Efecto de la temperatura La temperatura es uno de los parámetros ambientales más importantes que condicionan el crecimiento y la supervivencia de los microorganismos; la combinación de bacterias y hongos los hace capaces de sobrevivir en un rango de temperatura de 0 hasta 65°C en un tiempo prolongado.
Un medio donde se pueden desarrollar son algunas soluciones de almidón y las formulaciones para el recubrimiento en la fabricación de papel, Puede suponerse que si la temperatura del agua de proceso se incrementara lo suficiente, mediante la recirculación del agua blanca, o por otros medios, se eliminarían las acumulaciones de babazas.
Sin embargo, se ha encontrado que no es el caso, incluso cuando la temperatura pueda llegar hasta niveles de 60°C. Estas situaciones se traducen en un crecimiento predominante de las bacterias termofílicas del género Bacillus, Además, cualquier parte del sistema del proceso en que la temperatura disminuye, pasa con frecuencia a convertirse en puntos de grave acumulación de babazas.
- Este es un caso clásico en que las condiciones ambientales pueden cambiar el tipo predominante de los microorganismos presentes, pero con el suficiente crecimiento por parte de los mismos crean problemas en la fabricación de papel,
- Efecto del oxígeno y la luz La mayoría de los hongos requieren de oxígeno para su desarrollo.
Las bacterias anaeróbicas se desarrollan en ausencia de oxígeno y las bacterias autotrópicas obtienen el carbono que requieren tomándolo del dióxido de carbono. Las bacterias aerobias requieren de oxígeno para su desarrollo, en tanto que las bacterias facultativas anaeróbicas existen tanto en presencia como en ausencia de oxígeno,
- Algunos hongos requieren cierta cantidad de luz para reproducción normal.
- La luz ultravioleta puede estimular a algunos, inhibir a otros o matarlos, dependiendo el efecto de circunstancias tales como la longitud de onda, el tiempo de exposición y las especies particulares implícitas.
- La mayoría de las esporas de los hongos son más resistentes al daño ocasionado por la luz ultravioleta que las bacterias, las cuales tampoco requieren luz.
Algunos hongos tienen un pigmento oscuro en su micelio y esporas que aparentemente los protegen contra la luz ultravioleta, Efecto del pH El pH es un factor importante que influye sobre el crecimiento de los microorganismos. Algunas bacterias generalmente crecen a pH bajos (3.0) y los hongos también se desarrollan a pH bajos (1.0).
Sin embargo, el rango óptimo de pH para las bacterias va de 6.0 hasta 8.5 y sólo pocas prefieren pH de 8.5 o mayor. Los hongos pueden crecer en medios con pH hasta de 8.5, pero la mayoría de ellos prefieren un pH ácido y tienen la capacidad, como ocurre con algunas de las bacterias, de alterar el pH de un medio no amortiguado por los productos que generan durante su crecimiento,
Agentes para llevar un control de microorganismos En la fabricación de papel se emplean biocidas para controlar el crecimiento bacterial en su sistema de producción, y esto se ha aplicado desde hace muchos años ; los primeros productos químicos usados para el control de microorganismos, eran compuestos de metales pesados tóxicos, tales como el arsénico y el antimonio, también mercurio,
- Los biocidas metálicos, los orgánicos y los inorgánicos, se han sustituido en gran parte por compuestos químicos menos tóxicos para el medio ambiente y para la humanidad.
- En el año de 1945, el Dr.
- Buckman concluyó que los depósitos de limo encontrados en la superficie de las máquinas de papel y alrededor de los defectos de la hoja de papel acabada, eran el resultado de crecimiento microbiológico y llevando a cabo experimentos de laboratorio, dio como resultado el desarrollo de uno de los primeros productos químicos para el control de microorganismos (fenilmercúrico), microbicida de amplio espectro.
De este compuesto se obtuvieron otros derivados constituyendo el estándar para el control de depósitos de limo en una década, Posteriormente en el año 1955 se elaboró otro compuesto basado en la química del tiocarbamato, el cual fue introducido a los molinos de papel y a los molinos de azúcar.
- WSCP (), polímero catiónico soluble en agua: se usa actualmente en albercas, sistemas de agua enfriamiento y en el tratamiento de aguas por su eficaz control bacteriano y de algas.
- TCMTB (), fue desarrollado inicialmente para la industria del papel, pero desde entonces se ha convertido en un ingrediente activo de una gran variedad de biocidas,
Por razones prácticas, en la mayoría de los sistemas industriales de agua, sólo puede hacerse un uso limitado de las condiciones físicas que afectan la vida microbiana; por ejemplo, el calentamiento del agua puede controlar la actividad de microorganismos, pero si el agua se emplea para fines de enfriamiento, esto no es útil, o como en el caso de una fábrica de papel, no es factible cambiar a esta variable ya que por un lado se afectaría el drenado y retención en la mesa de formación y por otro lado se incrementaría el consumo de vapor, por ende, el costo de producción.
Entre las condiciones químicas que podrían emplearse para el control de microorganismos, el único candidato posible con resultados prácticos es el pH, pero también éste se encuentra limitado a menos que el agua del sistema pueda mantenerse tan bajo como 3, y tan alto como 10. No obstante, esto no es posible ya que en un sistema ácido se afectaría el encolado que requiere un pH promedio de 6.5, y en un sistema alcalino 7.5, así también afectaría los productos químicos usados para el drenado y la retención en el proceso de fabricación de papel.
Ya que ni las condiciones físicas ni las químicas pueden cambiarse en forma práctica, para controlar el crecimiento microbiano deberán emplearse productos químicos como biocidas. Los dos tipos comúnmente empleados son los oxidantes y los no oxidantes.
- Biocidas oxidantes (usados en agua fresca y en efluentes) El cloro es un agente fuertemente oxidante capaz de reaccionar con muchas impurezas en el agua, incluyendo amoníaco, aminoácidos, proteínas, material carbonáceo, Fe +2, Mn +2, S -2 y CN -,
- La cantidad de cloro necesaria para reaccionar con estas sustancias se denomina demanda de cloro.
El cloro reacciona con el amoníaco para formar tres cloraminas diferentes:
- HOCl + NH 3 → NH 2 Cl (monocloramina) + H 2 O
- NH 2 Cl + HOCl → NHCl 2 (dicloramina) + H 2 O
- NHCl 2 + HOCl → NCl 3 (tricloramina) + H 2 O
Estos compuestos de cloramina también tienen propiedades de biocidas; se les conoce como cloro residual combinado. En general, las cloraminas actúan más lentamente que el cloro residual libre, pero tienen la ventaja de ser más efectivas a valores de pH mayores que 10.
Las cloraminas también pueden ser más persistentes en un sistema de agua, El cloro también reacciona con el nitrógeno orgánico en el agua. Éste se encuentra en los componentes de las células vivas, las proteínas y los aminoácidos. Se cree que la toxicidad del cloro no se deriva del cloro mismo o de la liberación del oxígeno naciente, sino más bien de la reacción de HOCl (ácido hipocloroso) con el sistema enzimático de la célula.
La superioridad del HOCl sobre el OCl – (ión hipoclorito) puede deberse al tamaño molecular pequeño y a la neutralidad eléctrica del HOCl, que le permite pasar a través de la membrana celular. El siguiente de los biocidas oxidantes más comunes es el ozono, O 3, que está en uso comercial en toda Europa y en ciertos municipios de Estados Unidos para la desinfección del agua potable.
También se emplea en ciertas aplicaciones de tratamiento de desechos para evitar las cloraminas residuales que resultan de la cloración usual del efluente de agua de desecho, Los biocidas oxidantes también reaccionan con contaminantes como H 2 S (ácido sufhidrico), NH 3 (amoniaco), lignina de la pulpa, azúcares de madera y otras sustancias orgánicas.
Esto aumenta la cantidad de cloro necesaria para los propósitos biocidas. Además, no penetran las masas de limo y pierden su eficiencia cuando el pH aumenta, Los biocidas oxidantes requieren tratamientos complementarios para mejorar su efectividad. Estos incluyen dispersantes para remover las masas de limo que existan y para prevenir que los organismos se asienten sobre las superficies que transfieren el calor, penetrantes para permear las masas orgánicas y exponer y matar los organismos que se hallan debajo de la superficie, y biocidas para el control de organismos en sistemas contaminados con H 2 S, y NH 3 y otros agentes reductores,
Biocidas no oxidantes Los biocidas no oxidantes ofrecen una posibilidad para el control de la actividad microbiana en sistemas que son incompatibles con el cloro, como con el agua de alto contenido de materia orgánica o amoníaco (NH 3 ). Ellos tienen las siguientes características: actividad independiente del pH, persistencia y control de organismos como bacterias y algas.
Ya que todos estos beneficios no se encuentran por lo común en un sólo biocida penetrante, se formulan ingredientes individuales en productos apropiados diseñados para incrementar el funcionamiento global en aplicaciones específicas. Por ejemplo, los sistemas de las máquinas de papel, sistemas abiertos de aguas de enfriamiento y agua de proceso en plantas de alimentos,
Compuestos organosulfurados El metileno-bis-tiosanato (MBT), (SCN)—CH 2 –(SCN), es un biocida organosulfurado bien conocido. Se recomienda para aplicaciones en fábricas de papel y en sistemas de enfriamiento donde son estrictas las limitaciones sobre el efluente y donde el problema principal es el control de bacterias formadoras de limo.
El tiempo de retención y el pH afectan la vida media del MBT, que se hidroliza en el agua para formar sustancias menos tóxicas, Tabla 1
Clase | Organismo | Modo de acción |
Dialquiloditiocarbamato | Bacterias | Complejos con metales y radicales libres |
Monoalquiloditiocarbamatos | Bacterias | Reacciona con grupos sulfidrilo |
Bis(tiocianato) de metileno (MTC) | Bacterias Hongos | Desacopla la fosforilación oxidativa |
2-tiocianometiltiobenzotiaol (TCMTB) | Hongos | Inactivación de complejos de enzimas metálicas |
Combinación de MTC y TCMTB | Algas Bacterias Hongos Nematodos | Actividad sinérgica de ambos compuestos |
Bromuro de sodio | Bacterias | Fuerte agente oxidante |
Bromohidroxiacetofenona (BHAP) | Bacterias Algas | Se ligan a las proteínas |
Ionona polimérica (WSCP) | Algas Bacterias | Afecta la membrana citoplásmica |
1-metil-3,5,7-triaza-1-cloruro de azoniatriciclodecano | Bacterias | Se conecta a la proteína |
Metaborato de bario | Hongos | Amortiguador de pH |
Piroborato de calcio | Hongos | Ataca probablemente a los grupos –SH en la proteína |
Algunas clases de biocidas y su aplicación Conclusiones En las diferentes etapas del proceso de fabricación de papel existen condiciones propicias para el desarrollo de ciertos microorganismos, que pueden ocasionar problemas llegando a repercutir fuertemente en el proceso de fabricación: mermas provocadas por roturas de babazas y reducción de la producción por paros para limpiezas de los componentes de la máquina (lavado de las estructuras metálicas, lavado de vestiduras como fieltros y telas, limpiezas de las cajas de entrada, de cajas de vacío y todo aquel lugar donde se puedan acumular cantidades considerables de babazas que afecten el buen funcionamiento de la máquina).
- Todos estos problemas en conjunto tienen un fuerte impacto económico, por eso se concluye que los programas de control microbiológico son de vital importancia.
- Para el control de estos microorganismos se han utilizado compuestos de cierta toxicidad.
- El reto ha sido, a través del tiempo, sustituirlos por compuestos más amigables al medio ambiente y al hombre mismo.
Ejemplo de ello será el empleo de microbicidas menos tóxicos o no tóxicos, como usar enzimas para el control de estos microorganismos, y para otras aplicaciones como: blanqueo, destintantes y control de pequeñas astillas (stikies). Referencias Bømer, E., (1991), Relleno y carga.
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¿Qué pH facilita que se reproducen más los microorganismos?
Se considera que la mayoría de los microorganismos patógenos crecen a un pH más bien neutro, entre 5 y 8. En alimentos ácidos y, por tanto, con un pH bajo como el limón y el vinagre, la acción conservadora es mayor y, en consecuencia, disminuye el riesgo de contaminación por bacterias patógenas.
¿Cuál es el pH ideal de los alimentos?
El grado de concentración de hidrógeno que contienen los alimentos que consumes puede ser la raíz de muchos de tus padecimientos. – En los últimos años se ha generado mucha información sobre la importancia de balancear el pH de los alimentos para equilibrar nuestro cuerpo.
Al principio, esta parecía una simple moda entre las personas que practican el naturismo, no obstante, cada vez más médicos y especialistas en nutrición adoptan la idea de equilibrar la dieta diaria con el propósito de tener una vida más sana.El pH en un alimento indica cuál es su grado de concentración de iones de hidrógeno.
Para medirlo se utiliza una escala que va del 1 al 14: mientras más ácido es un alimento, más bajo es su número. Del 7 en adelante se le considera alcalino. Según los expertos, el pH ideal que debe mantener nuestro cuerpo es ligeramente más alto que 7 ( un 7.5 o 7.6 es perfecto).Para conocer el nivel de pH que mantiene el organismo, normalmente se utiliza un papel tornasol que cambia de color cuando entra en contacto con la orina.
La prueba es sencilla y de lectura fácil: si el papel cambia hacia el color rojo hay una mayor presencia de ácidos; si cambia hacia el azul, la concentración es de alcaloides. Optar por los alimentos alcalinos tiene grandes ventajas. Aquí, algunas de ellas: Mejorará tu digestión.El exceso de alimentos ácidos provoca inflamación, gases, náuseas, indigestión y reflujo gástrico, entre otros males.
En contraste, un consumo adecuado de alimentos alcalinos combatirá dichos problemas y ayudará al buen funcionamiento del páncreas, lo que resulta esencial para que el organismo procese de mejor manera lo que comes. Evitarás problemas respiratorios. Los alimentos alcalinos ayudan a que las células de tu cuerpo tengan nuevo oxígeno que respirar y posibilitan el transporte adecuado de este elemento en el organismo.
Si te excedes en el nivel de ácido este proceso se obstaculiza; con ello se propician enfermedades como la gripe, la bronquitis y el asma. Prevendrás problemas en los huesos. Una dieta balanceada o con un mayor nivel alcalino ayudará a evitar que el ácido se concentre en las articulaciones y se cree la inflamación conocida comúnmente como artritis.
Desafortunadamente, cuando dejamos que el ácido se acumule en los huesos se daña el cartílago, lo que crea una condición muy dolorosa para quien la padece. Protegerás tu piel. La alimentación alcalina evitará que los ácidos se concentren en la piel. Gracias a ello, la epidermis cumplirá sus tareas y fungirá como una barrera que impida el paso de infecciones.
El exceso de alimentos ácidos, por su parte, provoca la inflamación de la piel y, en consecuencia, favorece la aparición de lesiones, barros, espinillas y erupciones. Impedirás que surjan problemas en los riñones. Mantener un balance adecuado en el pH del organismo evita que los ácidos descompensen las tareas del riñón.
Cuando el equilibrio se pierde, los mecanismos de compensación del organismo toman minerales de los huesos para combatir el exceso de ácido. Estas sustancias eventualmente se acumulan en los riñones y forman los dolorosos cálculos. Darás mayor resistencia a los músculos.
¿Cómo afecta el pH en el crecimiento bacteriano?
Muchos microorganismos crecen a velocidad óptima alrededor de 7, pero pueden crecer bien entre pH 5 y 8. Hay sin embargo algunas excepciones: las bacterias acéticas, que tienen su óptimo entre pH 5,4 y 6,3 y las bacterias lácticas, cuyo óptimo se encuentra entre pH 5,5 (o incluso inferior) y 6.
¿Que necesitan las bacterias para reproducirse en los alimentos?
Grasas, minerales o azúcar necesarios para que las bacterias se reproduzcan, pero algunos lo tienen en mayor grado, como la leche y sus productos, la carne y sus productos, las cremas, los huevos o sus productos.
¿Qué pH crecen las bacterias?
Algunas bacterias generalmente crecen a pH bajos (3.0) y los hongos también se desarrollan a pH bajos (1.0). Sin embargo, el rango óptimo de pH para las bacterias va de 6.0 hasta 8.5 y sólo pocas prefieren pH de 8.5 o mayor.
¿Qué bacterias crecen en pH ácido?
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Objetivos de aprendizaje
- Ilustrar y describir brevemente los requisitos de pH mínimo, óptimo y máximo para el crecimiento
- Identificar y describir las diferentes categorías de microbios con requerimientos de pH para el crecimiento: acidófilos, neutrófilos y alcalófilos
- Dar ejemplos de microorganismos para cada categoría de requerimiento de pH
Yogur, encurtidos, chucrut y platillos condimentados con lima deben su sabor picante a un alto contenido de ácido (Figura \(\PageIndex \) ). Recordemos que la acidez es función de la concentración de iones hidrógeno y se mide como pH. Los ambientes con valores de pH inferiores a 7.0 se consideran ácidos, mientras que aquellos con valores de pH superiores a 7.0 se consideran básicos.
El pH extremo afecta la estructura de todas las macromoléculas. Los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las cadenas de ADN se rompen a pH alto. Los lípidos son hidrolizados por un pH extremadamente básico. La fuerza motriz protónica responsable de la producción de ATP en la respiración celular depende del gradiente de concentración de H + a través de la membrana plasmática (ver Respiración celular ).
Si los iones H + son neutralizados por iones hidróxido, el gradiente de concentración colapsa y perjudica la producción de energía. Pero el componente más sensible al pH en la célula es su caballo de batalla, la proteína. Los cambios moderados en el pH modifican la ionización de los grupos funcionales de aminoácidos e interrumpen los enlaces de hidrógeno, lo que a su vez promueve cambios en el plegamiento de la molécula, promoviendo la desnaturalización y destruyendo la actividad. Figura \(\PageIndex \) : Las bacterias del ácido láctico que fermentan la leche en yogur o transforman verduras en encurtidos prosperan a un pH cercano a 4.0. El chucrut y platillos como el pico de gallo deben su sabor picante a su acidez. Los alimentos ácidos han sido un pilar de la dieta humana durante siglos, en parte porque la mayoría de los microbios que causan el deterioro de los alimentos crecen mejor a un pH casi neutro y no toleran bien la acidez.
(crédito “yogurt”: modificación de obra por “nina.jsc”/Flickr; crédito “pepinillos”: modificación de obra de Noah Sussman; crédito “chucrut”: modificación de obra de Jesse LaBuff; crédito “pico de gallo”: modificación de obra por “regan76” /Flickr) El pH óptimo de crecimiento es el pH más favorable para el crecimiento de un organismo.
El valor de pH más bajo que un organismo puede tolerar se denomina pH mínimo de crecimiento y el pH más alto es el pH máximo de crecimiento. Estos valores pueden cubrir un amplio rango, lo cual es importante para la preservación de los alimentos y para la supervivencia de los microorganismos en el estómago.
Por ejemplo, el pH óptimo de crecimiento de Salmonella spp. es 7.0—7.5, pero el pH mínimo de crecimiento está más cerca de 4.2. La mayoría de las bacterias son neutrófilos, lo que significa que crecen óptimamente a un pH dentro de una o dos unidades de pH del pH neutro de 7 (ver Figura \(\PageIndex \) ).
La mayoría de las bacterias familiares, como Escherichia coli, estafilococos y Salmonella spp. son neutrófilos y no les va bien en el pH ácido del estómago. Sin embargo, existen cepas patógenas de E. coli, S. typhi y otras especies de patógenos intestinales que son mucho más resistentes al ácido estomacal.
En comparación, los hongos prosperan a valores de pH ligeramente ácidos de 5.0—6.0. Los microorganismos que crecen óptimamente a pH inferior a 5.55 se denominan acidófilos. Por ejemplo, los Sulfolobus spp. oxidantes de azufre aislados de campos de lodo sulfuroso y aguas termales en el Parque Nacional Yellowstone son acidófilos extremos.
Estas arqueas sobreviven a valores de pH de 2.5—3.5. Las especies del género arcaico Ferroplasma viven en drenaje ácido de mina a valores de pH de 0—2.9. Las bacterias Lactobacillus, que son una parte importante de la microbiota normal de la vagina, pueden tolerar ambientes ácidos a valores de pH 3.5—6.8 y también contribuir a la acidez de la vagina (pH de 4, excepto al inicio de la menstruación) a través de su producción metabólica de ácido láctico.
La acidez de la vagina juega un papel importante en la inhibición de otros microbios que son menos tolerantes a la acidez. Los microorganismos acidófilos muestran una serie de adaptaciones para sobrevivir en ambientes ácidos fuertes. Por ejemplo, las proteínas muestran una mayor carga superficial negativa que las estabiliza a pH bajo.
Las bombas expulsan activamente iones H + fuera de las células. Los cambios en la composición de los fosfolípidos de membrana probablemente reflejan la necesidad de mantener la fluidez de la membrana a pH bajo. Figura \(\PageIndex \) : Las curvas muestran los rangos de pH aproximados para el crecimiento de las diferentes clases de procariotas específicos de pH. Cada curva tiene un pH óptimo y valores de pH extremos a los que el crecimiento se reduce mucho. La mayoría de las bacterias son neutrófilos y crecen mejor a pH casi neutro (curva central).
- Los acidófilos tienen un crecimiento óptimo a valores de pH cercanos a 3 y los alcalófilos tienen un crecimiento óptimo a valores de pH superiores a 9.
- En el otro extremo del espectro se encuentran los alcalófilos, microorganismos que crecen mejor a pH entre 8.0 y 10.5.
- Vibrio cholerae, el agente patógeno del cólera, crece mejor a un pH ligeramente básico de 8.0; puede sobrevivir a valores de pH de 11.0 pero es inactivado por el ácido del estómago.
Cuando se trata de supervivencia a pH alto, la arquea Natronobacterium rosa brillante, que se encuentra en los lagos de soda del Valle del Rift Africano, puede mantener el registro a un pH de 10.5 (Figura \(\PageIndex \) ). Los alcalófilos extremos se han adaptado a su ambiente hostil a través de la modificación evolutiva de la estructura lipídica y proteica y mecanismos compensatorios para mantener la fuerza motriz protónica en un ambiente alcalino. Figura \(\PageIndex \) : Vista desde el espacio del lago Natron en Tanzania. El color rosado se debe a la pigmentación de los microbios alcalófilos y halófilos extremos que colonizan el lago. (crédito: NASA) Supervivencia a pH bajo del estómago Las úlceras pépticas (o úlceras estomacales) son llagas dolorosas en el revestimiento del estómago.
- Hasta la década de 1980, se creía que eran causadas por alimentos picantes, estrés o una combinación de ambos.
- Por lo general, se aconseja a los pacientes que coman alimentos insulsos, tomen medicamentos antiácidos y eviten el estrés.
- Estos recursos no fueron particularmente efectivos, y el padecimiento a menudo recidivó.
Todo esto cambió drásticamente cuando se descubrió que la causa real de la mayoría de las úlceras pépticas era una bacteria delgada con forma de sacacorchos, Helicobacter pylori, Este organismo fue identificado y aislado por Barry Marshall y Robin Warren, cuyo descubrimiento les valió el Premio Nobel de Medicina en 2005.
La capacidad de H. pylori para sobrevivir al bajo pH del estómago parece sugerir que se trata de un acidófilo extremo. Resulta que este no es el caso. De hecho, H. pylori es un neutrofilo. Entonces, ¿cómo sobrevive en el estómago? Notablemente, H. pylori crea un microambiente en el que el pH es casi neutro.
Esto lo logra produciendo grandes cantidades de la enzima ureasa, que descompone la urea para formar NH 4 + y CO 2, El ion amonio eleva el pH del ambiente inmediato. Esta capacidad metabólica de H. pylori es la base de una prueba de infección precisa y no invasiva.
Al paciente se le administra una solución de urea que contiene átomos de carbono marcados radiactivamente. Si H. pylori está presente en el estómago, descompondrá rápidamente la urea, produciendo CO 2 radiactivo que puede detectarse en la respiración del paciente. Debido a que las úlceras pépticas pueden llevar al cáncer gástrico, los pacientes que están determinados a tener infecciones por H.
pylori son tratados con antibióticos. Ejercicio \(\PageIndex \)
- ¿Qué efecto tienen los extremos de pH sobre las proteínas?
- ¿Qué tipo de bacteria adaptativa al pH serían la mayoría de los patógenos humanos?
¿Qué significa tener un pH alto?
El equilibrio del PH en el organismo Para entender el concepto necesitamos primero comprender ¿Qué es el pH o potencial de hidrógeno? Se trata de un valor utilizado con el objetivo de medir la alcalinidad (base) o acidez de una determinada sustancia, indicando el porcentaje de hidrógeno que encontramos en ella, midiendo la cantidad de iones ácidos (H+).
La escala del pH varía del 0 al 14, de forma que se considera 7 como un valor de pH neutro, menos de 7 se vuelve más ácido, arriba de 7 se vuelve más alcalino. La acidez o alcalinidad (base) del cuerpo se puede medir por medio de la sangre, orina o saliva. El nivel idóneo del pH en la sangre debe oscilar entre 7.35 y 7.45, pero la contaminación atmosférica, los malos hábitos alimenticios o el estrés acidifican el cuerpo y alteran este pH, la sangre reacciona y roba los nutrientes que necesita del resto de órganos vitales para compensar el desequilibro.
En este sentido, la nutrición es un factor vital para lograr el estado óptimo de equilibrio ácido-base, ya que hay nutrientes con la capacidad de acidificar y otros con la capacidad de alcalinizar (basificar). Los alimentos se clasifican según el efecto que tienen dentro del cuerpo después de la digestión y no según el pH que tienen por sí mismos; así, el sabor no es un indicador del pH que pueden generar dentro del organismo, como es el caso de los cítricos que a pesar de saber ácido, tiene un efecto en el organismo completamente alcalino (básico).
- Los minerales como el potasio, el calcio, el sodio y el magnesio, forman reacciones alcalinas (básicas) en el cuerpo y se encuentran principalmente en las frutas y las verduras.
- Contrariamente, los alimentos que contienen hierro, azufre y fósforo como las carnes, el huevo, los lácteos y los frutos secos, son promotores de acidez.
Lo ideal es que la alimentación esté compuesta de un 20 a 25% de alimentos ácidos y de un 75 a 80% de alimentos alcalinos. Solo así podremos ir creando paulatinamente un ambiente equilibrado al interior del cuerpo, de tal manera que sea protegido de enfermedades y del deterioro celular.
Disminución de la actividad del sistema inmune Favorecimiento de la calcificación de los vasos sanguíneos Pérdida de masa ósea y masa muscular Fatiga crónica Dolor y espasmos musculares Caída del cabello y deterioro de las uñas Piel irritada Cansancio generalizado
Los alimentos ácidos y alcalinos son los responsables de los procesos metabólicos y a la vez son necesarios como mecanismos de defensa para evitar enfermedades. Para lograr una buena salud, es necesario mantener un equilibrio en el consumo de ambos.
Aquí te dejamos una lista de opciones de comida de acuerdo a su pH: Alimentos alcalinos Verduras: brócoli, zanahoria, col, coliflor, cilantro, berenjena, hongos, espinacas. Frutas: sandía, manzana, nectarina, naranja, piña, pasas, dátiles, tomate, coco fresco. Alimentos con proteína: huevo, queso cottage, pechuga de pollo, tempeh, tofu. Alimentos ácidos Verdura: espinaca cocida, chícharos. Frutas: ciruela pasa, jugos procesados, ciruelas. Cereales: maíz, avena, centeno, arroz blanco, arroz integral, papa. Alimentos con proteína: carne de res, carne de cerdo, mariscos, pavo, pollo, carnero, pescado. Otros: bebidas alcohólicas, mermelada, vinagre, bebidas carbonatadas, leche, frijoles, chocolate.
: El equilibrio del PH en el organismo
¿Qué alimentos tienen un pH ácido?
Alimentos con baja acidez – Son aquellos que tienen un ph por encima de 4,6. En este grupo podemos encontrar alimentos como la mayoría de hortalizas (menos el tomate), la mayoría de frutas, huevos, la mayoría de legumbres, semillas, aceites, carnes y pescados. Debemos recordar que una dieta alcalina no es necesariamente una dieta más sana, ya que no está demostrado que la dieta en solitario pueda frenar el desarrollo de enfermedades relacionadas con el pH, porque cada parte de nuestro cuerpo (sangre, piel, órganos, etc.) tiene un pH distinto.
- No es posible, por lo tanto, «alcalinizar» el organismo.
- Si la mayor parte de los alimentos alcalinos son saludables es porque los constituyen mayoritariamente frutas y verduras, que aportan a la dieta un alto contenido en fibra, vitaminas, minerales, agua y sustancias antioxidantes, y tienen un bajo porcentaje calórico y nivel de colesterol.
Y si la mayor parte de alimentos ácidos hay que consumirlos con moderación, es porque los constituyen carnes rojas, azúcares, bebidas carbonatadas y alcohólicas, etc., que tienen un nivel más elevado de calorías y de colesterol, aunque se recomienda su consumo moderado en el caso de las carnes y los huevos por sus proteínas de alto valor biológico y su aporte en hierro, también necesarios para una dieta saludable.
¿Qué produce la falta de alimentos alcalinos?
Ante de iniciar la explicación de lo que es una dieta alcalina, es importante saber el significado del pH. El pH, se trata de una unidad de medida de alcalinidad o acidez de una solución, más específicamente el pH mide la cantidad de iones de hidrógeno que contiene una solución determinada, el significado de sus sigla son, potencial de hidrogeniones, el pH se ha convertido en una forma práctica de manejar cifras de alcalinidad, en lugar de otros métodos un poca más complicados.
En nuestro cuerpo existen diferentes fluidos, que son medidos de acuerdo a su pH, y que también pueden variar, desde un pH ácido a un pH alcalino. El pH se mide en una escala de 0 a 14. Un pH exactamente de 7,0 se dice que es neutro, un pH por debajo de 7,0 es ácido y un pH por encima de 7,0 se dice que es alcalino.
Que el pH llegue a ser ácido en nuestro organismo, es debido a múltiples y variadas razones. Un pH ácido puede ocurrir a partir de errores dietéticos por un excesivo consumo de alimentos ácidos y falta de alimentos alcalinos además de varias otras razones.
Entre otras, podría ser por vivir con una carga de estrés muy alta durante demasiado tiempo. Por padecer emociones negativas como el temor, rencor, envidia etc. También por soportar una sobrecarga tóxica como podría ser el lento filtrado de mercurio de las amalgamas dentales, y / o reacciones inmunes o cualquier proceso que prive a las células de oxígeno y otros nutrientes esenciales.
El cuerpo trata de compensar el pH ácido usando minerales alcalinos. Si la dieta no es una dieta alcalina, o al menos con tendencia a una dieta alcalinizante que contenga suficientes minerales para compensar una acumulación de ácidos en las células se producirá un desequilibrio en su pH.
disminuirá la capacidad del cuerpo para absorber los minerales y otros nutrientes importantes disminuirá la producción de energía en las células disminuirá su capacidad para reparar las células dañadas disminuirá su capacidad para desintoxicar los metales pesados disminuirá la capacidad del sistema inmune para combatir y eliminar las células tumorales
Además lo hará mucho más susceptible a la fatiga y la enfermedad. Por suerte para nosotros el cuerpo tiene los llamados “Sistemas Buffer” para mantener unos muy acotados valores manteniendo el mismo en el rango seguro. Son los graves errores dietéticos a los nos hemos acostumbrado, lo que nos conlleva a la acidez en el organismo. Nos han educado en ello y se ha convertido en lo “Normal”. Nuestra dieta es demasiado alta en alimentos formadores de ácido como productos de origen animal, carne, huevos y productos lácteos, harinas blancas y azúcares y demasiado baja en alimentos alcalinos que contienen altas cantidades de minerales alcalinos en forma biodisponible como la mayoría de las verduras frescas.
Una de las mejores cosas que podemos hacer para corregir el desequilibrio del pH y por lo tanto recuperar nuestra salud y nuestro peso ideal es cambiar la dieta. Comenzar con una dieta alcalina y cambiar nuestro estilo de vida a uno más saludable es lo más sano y el mejor regalo que podemos hacernos.
Si tratamos bien nuestro cuerpo él nos lo devuelve dejándonos disfrutar de las cosas buenas de la vida. Para mantener la salud, la dieta debe consistir en 60% los alimentos alcalinos y 40% de alimentos ácidos. Y llevar un plan de alimentación equilibrado que puede ir acompañado de una asesoría nutricional con un especialista. Fuente:
¿Cómo afecta el pH en los alimentos?
La importancia del pH de los alimentos en la proliferación de microorganismos – Por lo tanto, como has podido ver en la clasificación de alimentos, el pH determina qué tipo de microorganismos pueden crecer en él. Cuanto más ácido es un alimento, con un pH bajo, más difícil se lo pone al microorganismo para sobrevivir y crecer en él. Y es que la acidez del mismo producto es un medio de conservación y una forma de mantener los alimentos seguros para el consumo.
¿Qué es pH en bacterias?
Determinación de pH en medios de cultivo como prueba de control de calidad. Monday, February 1, 2021 El pH es uno de los parámetros importantes de control, afecta la apariencia física de los medios de cultivo y su capacidad para desarrollar microorganismos. En los laboratorios, los microorganismos tales como bacterias, levaduras, hongos, células animales y células vegetales se cultivan en entornos de crecimiento favorables conocidos como medios de cultivo o medios de crecimiento para diversas pruebas microbiológicas. Aparte de la composición nutricional completa, el pH correcto y estable es otro requisito importante para un crecimiento microbiano óptimo en los medios de cultivo. El pH de un medio de cultivo debe ser adecuado para los microorganismos que se cultivarán.
La mayoría de las bacterias crecen a un pH de 6.5 a 7.0, mientras que la mayoría de las células animales crecen a un pH de 7.2 a 7.4. Como ciertos microorganismos como las bacterias tienden a liberar productos ácidos que pueden interferir con su crecimiento, se agregan buffers en los medios de cultivo para estabilizar el pH.
Los fabricantes de medios ajustan los valores de pH de los medios deshidratados para que los valores de pH finales de los medios de cultivo terminados se ajusten a las especificaciones de las etiquetas del producto cuando se enfríen a 25 ° C. Antes de su uso, cada lote de medios de cultivo debe someterse a pruebas de control de calidad. La prueba química más importante es la medición del pH, ya que el pH influye en el rendimiento de los medios de cultivo. Si el pH del medio de cultivo terminado está fuera del rango recomendado, no solo se inhibe el crecimiento de los microorganismos que el medio de cultivo está destinado a crecer, sino que también pueden ocurrir cambios físicos como la precipitación de componentes o gelificación blanda del agar.
- Los controles de pH de rutina en medios de cultivo líquidos, semisólidos o sólidos se pueden realizar simplemente con un medidor de pH y un electrodo de pH después de una calibración adecuada con buffers de pH.
- Los electrodos de pH planos, también llamados electrodos de pH de fondo plano, electrodos de pH de punta plana y electrodos de pH de superficie plana, se utilizan comúnmente para medir el pH de medios de cultivo, especialmente para placas de agar.
Tanto la membrana sensor como la unión de referencia del electrodo de pH plano están construidas en la punta de la superficie plana del cuerpo del electrodo. Esta configuración de punta es perfecta para medir el pH de una sola gota o un pequeño volumen de muestras líquidas, así como superficies húmedas de muestras blandas, sólidas o semisólidas como carne, papel, piel, tela, queso, hojas, cuero, masa de pan y medios.
HORIBA ofrece dos tipos de electrodos de pH planos que se basan en dos tecnologías de electrodos diferentes, el electrodo de pH de vidrio plano combinado y el electrodo de pH de transistor de efecto de campo sensible a iones (ISFET), La parte sensible al pH del primero es una membrana de vidrio basada en la tecnología de electrodos de vidrio de pH, mientras que la del segundo es un sensor en miniatura basado en semiconductores que utiliza tecnología de transistor de pH.
El es un electrodo de pH combinado recargable con cuerpo de vidrio que es resistente al ataque químico y una unión que evita la obstrucción debido a su caudal relativamente alto en comparación con la unión de cerámica convencional. El está diseñado con chip ISFET y cuerpo sin vidrio, lo que lo hace resistente, irrompible, de bajo mantenimiento e impermeable. Las ventajas de sobre son las siguientes:
¿Cuáles son los factores favorables para el desarrollo de las bacterias?
Artículo de revisión Las bacterias, su nutrición y crecimiento: una mirada desde la química Bacteria, nutrition and growth: a look from chemistry 1 Docente, Programa de Ciencias Básicas. Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca. Número de certificación CvLAC 0000660221.
- ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9274-3148.2 Docente, Programa Bacteriología y Laboratorio Clínico.
- Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca.
- Número de certificación CvLAC 000048264120121119123 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2398-348X 3 Coordinadora de Laboratorio Sociedad Médica de Ortopedia y Accidentes Laborales-Clínica de Ortopedia y Accidentes Laborales COAL.
Número de certificación CvLAC 0001355381 ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9462-0339 Resumen La nutrición es un conjunto procesos y reacciones mediante las cuales los seres vivos toman del medio, en el que habitan, las sustancias químicas que necesitan para crecer, multiplicarse y hacer uso de la energía.
Las sustancias mencionadas anteriormente, se denominan nutrientes y son utilizadas con dos fines: energéticos cuando se requieren para el mantenimiento y biosintéticos cuando se demandan para la síntesis de componentes (anabolismo) En el primer caso (energéticos) las bacterias se dividen en litótrofas cuando hacen uso de sustancias inorgánicas simples como (SH 2, S, NH 3, NO 2 -, Fe, entre otras); y organótrofas cuando su requerimiento es de sustancias orgánicas (carbohidratos, hidrocarburos, lípidos, proteínas y alcoholes entre otras).
En el segundo caso (biosintéticos), se pueden diferenciar en: autótrofas, cuando la síntesis la realizan a partir de sustancias inorgánicas simples (CO2) y heterótrofas cuando su fuente de carbono es orgánica, pero también pueden utilizar otros elementos distintos al C, que pueden ser captados en forma inorgánica.
- Sean autótrofas o heterótrofas, todas las bacterias requieren de una serie de sustancias químicas, que se pueden clasificar en macronutrientes o micronutrientes de acuerdo con la cantidad que de estas se requieran.
- Palabras claves: nutrición; metabolismo; crecimiento; cultivo Abstract Nutrition is a set of processes and reactions by which living beings take from the environment, in which they inhabit, the chemical substances they need to grow, multiply and make use of energy.
The aforementioned substances are called nutrients and are used for two purposes: energetic when required for maintenance and biosynthetics when required for the synthesis of components (anabolism). In the first case (energetic) the bacteria are divided into lithotrophs when they make use of simple inorganic substances such as (SH 2, S, NH 3, NO 2 -, Fe, among others); and organotrophs when their requirement is for organic substances (carbohydrates, hydrocarbons, lipids, proteins and alcohols, among others).
In the second case (biosynthetics), they can be differentiated into: autotrophs, when the synthesis is carried out from simple inorganic substances (CO 2 ) and heterotrophs when their carbon source is organic, but they can also use other elements than C, which they can be captured in inorganic form.
Whether autotrophic or heterotrophic, all bacteria require a series of chemical substances, which can be classified into macronutrients or micronutrients according to the amount of these required of these substances that are required. Keywords: nutrition; metabolism; growth; culture Introducción Los avances en microbiología se deben en gran medida a la observación de fenómenos macroscópicos como, por ejemplo, la transformación que ocurre en los alimentos (en la que se arruinan las condiciones organolépticas de los mismos); en los anteriores cambios se infiere que los microorganismos hacen parte del ambiente natural.
Uno de los aportes más interesantes para descifrar estos fenómenos ha sido el descubrimiento y la optimización de las condiciones para el cultivo de los microorganismos. El primer medio de cultivo artificial líquido fue creado por Louis Pasteur en 1860, resaltando la importancia de las necesidades nutricionales de los microorganismos, los cuales debían ser proveídos en medios de cultivo para su aislamiento.
El desarrollo del primer medio de cultivo sólido de Koch marcó el inicio, procesos infecciosos en humanos y animales de la evolución de los medios de cultivo bacteriano, en él se logró observar el crecimiento bacteriano en sustancias alimenticias preparadas en el laboratorio, lo cual permitió observar el crecimiento de las unidades formadoras de colonias (UFC) que se les denomina Cultivo, los cuales presentan variedad de características.
- El principal agente gelificante utilizado en medios de cultivo sólidos es el agar.
- Sin embargo, se han observado algunos límites en el uso de este, debido, a que algunas bacterias extremadamente sensibles al oxígeno no crecen en medios de agar, por lo que se propusieron y probaron otras alternativas; luego, el descubrimiento de agentes antimicrobianos y sus objetivos específicos provocó la aparición de medios selectivos.1 El medio de cultivo artificial debe reunir una serie de condiciones para que las bacterias se mantengan vivas y se desarrollen, factores como la naturaleza, el origen, las interacciones y el metabolismo bacteriano condicionan el tipo y composición del medio de cultivo.
Sin embargo, son muchas las especies bacterianas que existen en la naturaleza que aún no son cultivables “in vitro”, esto se debe a dificultades tales como: ser microorganismos parásitos de otros; imposibilidad de reproducir las condiciones de su ecoambiente natural; desconocimiento de los requerimientos específicos nutricionales, y, a la existencia de grupos de microorganismos que deben mantenerse en equilibrio para poder sobrevivir (casos de sintrofía).
Se estima que sólo alrededor del 1% de las bacterias del suelo y del 0,01 al 0,1 % de las bacterias marinas son cultivables. En la composición de los medios de cultivo se encuentran sustancias químicas que proporcionan enriquecimiento como carbohidratos, suero, sangre completa, bilis, aminoácidos y vitaminas, entre otros.
Como agente solidificante de los medios de cultivo se utiliza el agar, este se licúa completamente a la temperatura de la ebullición del agua y se solidifica por debajo de 40°C. En general, no tiene efecto sobre el crecimiento de las bacterias y no es utilizado dentro de su metabolismo; la gelatina es otro agente solidificante, sin embargo, se emplea mucho menos ya que algunas bacterias provocan su licuefacción y en este caso se utiliza más como prueba de identificación. Fuente: Autores. Figura 1 Evolución de los medios de cultivo: desde el primer cultivo bacteriano (1860) hasta la culturómica. en la Tatacoa (Colombia). Después de la aparición de técnicas moleculares en la década de 1970, como la PCR, la secuenciación y más particularmente la metagenómica, los microbiólogos han favorecido estas técnicas innovadoras en detrimento de la cultura.
Sin embargo, la metagenómica presenta ciertas desventajas y en particular, un sesgo de profundidad, debido a la falta de sensibilidad de los cebadores utilizados, ya que no detecta bacterias presentes en concentraciones 2, Hace unos años, se desarrolló una nueva técnica de cultivo que utiliza una cantidad de medios y condiciones para extender el repertorio de bacterias 2 ; esta técnica demuestra la complementariedad entre metagenómica y culturómica.
Por lo tanto, la identificación metagenómica de especies bacterianas existentes en una microbiota dada, puede ser explotada por la culturómica a través de la optimización de nuevos medios de cultivo específicos para el aislamiento de estas especies. Esta complementariedad permite que el culturismo se convierta en una técnica dirigida 1,
Requerimientos nutricionales y medios de cultivo Para crecer, las bacterias necesitan un mínimo de nutrientes: agua, una fuente de carbono, una fuente de nitrógeno y algunas sales minerales 3, Se denomina cultivo puro o axénico al que contiene sólo un tipo de microorganismo, éstos se inician a partir de colonias aisladas, de manera que todos los individuos provengan del mismo linaje.
Los cultivos puros son esenciales para estudiar las características metabólicas e identificarlos.4 Nutrición bacteriana Como nutrición se denomina al conjunto de procesos por los cuales los seres vivos toman del medio las sustancias que necesitan para su desarrollo (nutrientes) que requieren para su catabolismo (mantenimiento) y su anabolismo (crecimiento).
De igual forma, las bacterias también realizan biosíntesis de nuevos compuestos celulares, que demandan energía procedente del medio ambiente.4 De acuerdo con la forma como las bacterias obtienen la energía, se clasifican en: Quimiótrofas, cuando la obtienen de sustancias orgánicas y Fotótrofas, cuando la obtienen de la luz.5, mientras que, dependiendo de la ganancia energética, se clasifican en: Litótrofas (del griego lithos = piedra), cuando requieren sustancias inorgánicas como ácido sulfhídrico (H 2 S), azufre elemental (S), amoniaco (NH 3 ), ion nitrito (NO 2 -), Hierro (Fe), entre otros y Organótrofas, las que requieren compuestos orgánicos como carbohidratos, hidrocarburos, lípidos y proteínas, entre otros.4, 5 Los procesos biosintéticos, que le permiten suplir las necesidades de crecimiento (plásticas) a las bacterias se dividen en dos grupos: 1.
Por la utilización del carbono se clasifican en:
Autótrofas: las que crecen sintetizando sus materiales orgánicos a partir de sustancias inorgánicas tales como el CO 2, Heterótrofas: la fuente de carbono es orgánica, una de las más utilizadas, es el monosacárido Glucosa (C 6 H 1 2 O 6 ). Mixótrofas: son aquellas que pueden pasar de estadios autotróficos a heterotróficos y viceversa de acuerdo, a las condiciones en que se encuentren.
2. Por los requerimientos nutricionales se clasifican en:
Auxótrofas, cuando se comportan de manera exigente frente a algún requerimiento nutricional exógeno, generalmente por mutación genética. Protótrofas, cuando no son exigentes y se autoabastecen 4,
Las bacterias reaccionan con una serie de elementos químicos, y de acuerdo con las cantidades en que son requeridos se encuentran macronutrientes como C, H, O, N, P, S, K, Mg y micronutrientes como Co, Cu, Zn y Mo, los cuales se encuentran combinados en la naturaleza, formando parte de sustancias orgánicas y/o inorgánicas 3, 6, 7, Fuente: Autores. Así mismo, algunos de los nutrientes son incorporados para construir macromoléculas y estructuras celulares; otros, sólo se utilizan para la producción de energía, y no se incorporan directamente como material celular; y finalmente, unos pocos, pueden ejercer ambos roles.
- Las bacterias heterótrofas, aunque no usan el CO 2 como fuente de Carbono ni como aceptor de electrones, necesitan pequeñas cantidades para realizar reacciones de carboxilación en procesos anabólicos y catabólicos.
- Las reacciones de carboxilación se caracterizan químicamente, por hacer uso de las moléculas de CO 2 como reactivos para producir moléculas más complejas.9 Como se estableció anteriormente, la principal fuente de carbono inorgánica ( exógena ), para las bacterias, es el dióxido de carbono (CO 2 ); y las fuentes ( endógenas ) orgánicas pueden ser azúcares y alcoholes.10, 11,
Así, el carbono es el elemento constituyente más abundante en las bacterias y, por tanto, dichos microorganismos producen, a su vez, biomoléculas como lípidos, carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos. Normalmente, las bacterias crecen a la concentración de CO 2 atmosférico (0.03%). M: Elemento Metálico NM: Elemento no metálico. Fuente: Autores. Las propiedades que tienen las bacterias de metabolizar elementos y compuestos les ha conferido el uso de ser inoculantes biológicos en sistemas agrícolas, en los cuales favorece el desarrollo de las plantas, mediante diferentes mecanismos, tales como la fijación de nitrógeno, inducción de resistencia frente a patógenos, promoción de rizogénesis y síntesis de fitohormonas estimuladoras del crecimiento vegetal, como el ácido indol acético (AIA); dentro de los géneros reportados como promotores del crecimiento vegetal (PGPR) se encuentran Pseudomonas fluorescens, Rhizobium sp.
- Y Bradyrhizobim sp., entre otros 13,
- Otros tipos de actividades promotoras del crecimiento vegetal, asociadas a la disponibilidad de P en el suelo, son la solubilización ácida del P inorgánico y la mineralización del P orgánico.
- La solubilización de los compuestos inorgánicos insolubles como los fosfatos de calcio, se lleva a cabo por la producción de ácidos orgánicos (ácido glucónico, ácido 2-ceto-glucónico, ácido glicólico, oxálico, malónico y succínico), productos del catabolismo microbiano, y la consecuente sustitución del Ca ++,14, 15,
Los micronutrientes o elementos traza, son aquellos que las bacterias necesitan en pequeñas cantidades, denominados también oligoelementos. Tabla 3 Propiedades y Funciones de los Micronutrientes. Fuente: Autores. De otro lado, se encuentran los Factores de crecimiento, que se refieren a moléculas específicas que algunas bacterias requieren en muy pequeña cantidad para crecer. Suelen ser coenzimas o sus precursores, como vitaminas, que determinadas bacterias no pueden sintetizar por sí mismas, al carecer en parte o totalmente de una ruta biosintética.
- Igualmente, en este grupo se incluyen algunos aminoácidos y las bases nitrogenadas purinas y pirimidinas, como, por ejemplo, las bacterias del género Brucella que requieren como factores de crecimiento en sus medios de cultivo la biotina, niacina, tiamina y ácido pantoténico.
- Haemophilus necesita como suplementos nutricionales los grupos hemo y nicotinamida adenina dinucleótido (Factor X y Factor V) 16,
El Faecalibacterium prausnitzii, por ejemplo, requiere una gran cantidad de vitaminas para crecer, como biotina, ácido fólico, riboflavina o vitamina B12, que no puede sintetizar, así como otros factores de crecimiento como los ácidos grasos volátiles (ácido acético, ácido propiónico o ácido valérico) 17,
Dunn y colaboradores, mostraron en 1946, que solo dos aminoácidos eran esenciales para el crecimiento de Leuconostoc mesenteroides, ácido glutámico y valina, mientras que para el crecimiento de Lactobacillus brevis, se requerían al menos 15 aminoácidos 18, Este alto requerimiento de aminoácidos puede explicarse por el hecho de que el medio base utilizado en ese momento no era rico en nutrientes comunes.
De hecho, hoy en día, Lactobacillus brevis crece en un agar COS (Columbia Blood Agar) (Biomérieux, Marcy l’Étoile, Francia), no suplementado con aminoácidos, pero compuesto de hidrolizado de caseína y peptona proteosa, fuentes importantes de aminoácidos 19,
- En los aminoácidos que conforman las proteínas, las cadenas laterales pueden estar ordenadas en sentido horario o antihorario – orientaciones que los químicos llaman “D” y “L” -, encontrándose casi siempre en la forma L.
- Al respecto, Matthew Waldor, y sus colegas encontraron que ciertas bacterias convierten aminoácidos específicos en formas D cuando necesitan retardar su crecimiento 20,
Las bases de purina y pirimidina, son necesarias para la síntesis de ácidos nucleicos, de hecho, algunas bacterias del ácido láctico necesitan adenina, guanina, timina o uracilo para crecer. Este es el caso en particular de Leuconostoc mesenteroides, para la cual la guanina es esencial en su desarrollo 21, Fuente: Autores Crecimiento Bacteriano Se define como crecimiento de cualquier sistema biológico al aumento de la masa celular que implica su multiplicación 22, En organismos unicelulares que se dividen por fisión o por gemación, lo que ocurre es un aumento de la población.
El crecimiento bacteriano se puede observar desde dos puntos de vista: a escala individual y a escala poblacional. A escala individual, incluye una serie de procesos que hacen referencia al ciclo celular, en los cuales se encuentran: inicio y transcurso de la replicación cromosómica y de los plásmidos; segregación del cromosoma y los plásmidos a las células hijas; síntesis de precursores de membranas y pared celular y señales que coordinan la replicación genómica con la división celular 23 Por su parte, el crecimiento a nivel poblacional incluye: la cinética de crecimiento; factores que afectan el tiempo de generación y los factores ambientales que limitan el crecimiento 24,
Métodos para la cuantificación del crecimiento bacteriano 1. Por la medida del consumo de nutrientes o de producción de algún metabolito en particular por unidad de tiempo. En este caso el consumo de oxígeno (QO 2 ) y consumo de gas carbónico (QCO 2 ), se determinan por el respirómetro de Warburg o mediante la producción de ácidos.2.
Por métodos turbidimétricos, el fundamento de estos métodos radica en la interacción de la luz con un cultivo bacteriano. Las suspensiones bacterianas dispersan la luz, al igual que cualquier partícula “relativamente” pequeña suspendida en agua, por lo tanto, dicha dispersión es proporcional a la masa del cultivo.
Esta medición se puede realizar con dos tipos de equipos.
Espectrofotómetro: mide la densidad óptica (D.O.), es decir la absorbancia. En esta técnica hay que realizar una curva estándar para relacionar los valores de A (absorbancia) con la masa bacteriana en la muestra problema. Nefelómetro: difiere del espectrofotómetro en cuanto a que su dispositivo sensor está situado en ángulo recto respecto de la dirección de la luz incidente y lo que mide es la luz dispersada directamente por la preparación, esto le otorga mayor sensibilidad que el espectrofotómetro. Recuento directo: consiste en la observación al microscopio de volúmenes muy pequeños de suspensiones de bacterias. Se usan unos portaobjetos especiales denominados cámaras de Petroff-Hausser; para que la medida sea correcta, es necesario que la densidad de células sea del orden de 10 5 por ml. Recuento de viables: se realiza sembrando un volumen determinado de cultivo o muestra sobre el medio de cultivo sólido adecuado para estimar el número de viables contando el número de colonias que se forman, ya que cada una de estas deriva de una célula aislada; para que la medida sea correcta desde el punto de vista estadístico, es necesario contar más de 300 UFC. En ciertas ocasiones, en las que la densidad de microorganismos es demasiado baja, éstos se pueden recolectar por filtración a través de una membrana (de 0.2 µm de tamaño de poro), la cual se coloca en un medio de cultivo adecuado para que se formen las colonias. Medida del número de partículas: En este método se utilizan contadores electrónicos de partículas. Estos sistemas no indican si las partículas corresponden a células vivas o muertas; pero pueden dar una idea del tamaño de las partículas. Medida de parámetros bioquímicos: en este caso pueden ser la cantidad de ADN, ARN, proteínas o peptidoglicano, entre otros por unidad de volumen de cultivo 25, 26, 27, 28,
Ciclo de Crecimiento de Poblaciones. En un medio líquido se pueden diferenciar cuatro fases en la evolución del crecimiento bacteriano:
Fase de adaptación: Las bacterias acomodan su metabolismo a las nuevas condiciones ambientales y de nutrientes para iniciar el crecimiento exponencial. Fase exponencial o logarítmica: Tanto la velocidad de crecimiento como el consumo de nutrientes son máximos, las bacterias tienen un tiempo de generación mínimo y corresponde a la fase de infección y multiplicación del agente infeccioso dentro del organismo. Fase estacionaria: No se incrementa el número de bacterias y estas presentan un metabolismo diferente al de la fase exponencial; se observa acumulación y liberación de metabolitos secundarios que tienen importancia en el curso de las infecciones o intoxicaciones. Esta fase sucede porque se agotan uno o varios nutrientes esenciales en el medio, bien ser porque, los productos de desecho liberados en la fase de crecimiento exponencial convierten el medio en inhóspito para el crecimiento microbiano o por la presencia de competidores que limitan su crecimiento. Fase de muerte: se produce una reducción del número de bacterias viables del cultivo 29, 30,
Fuente: L. Corrales. Figura 2 Curva de crecimiento Bacteriano. Factores condicionantes del desarrollo bacteriano Las bacterias se encuentran en la naturaleza en constante interrelación con otros organismos vivos y de esta interacción incide en su desarrollo.
Por ejemplo, las bacterias endofíticas, las cuales son, bacterias beneficiosas para las plantas que prosperan dentro de ellas y pueden mejorar su crecimiento; esto se puede relacionar con una mejor absorción de nutrientes que regula el crecimiento y la síntesis de fitohormonas relacionadas con el estrés 31,
Temperatura: Para cada microorganismo existe una temperatura de crecimiento adecuada; en este sentido, se observa una temperatura mínima por debajo de la cual no hay crecimiento, a temperaturas mayores se produce un incremento lineal de la velocidad de crecimiento hasta que se alcanza la temperatura óptima y por encima de esta, la velocidad de crecimiento decae bruscamente y se produce la muerte celular.
El incremento de la velocidad de crecimiento en relación con el aumento de la temperatura se debe al incremento de la velocidad de las reacciones enzimáticas; mientras que, el crecimiento escaso o nulo a temperaturas bajas en relación con la óptima, se debe a la reducción de la velocidad de reacción enzimática y al cambio de estado de los lípidos de la membrana celular que pasan de ser fluidos a cristalinos 32,
Así mismo, la muerte ocurre a altas temperaturas debido a la desnaturalización de las proteínas y también a las alteraciones producidas en las membranas lipídicas. Sin embargo, se debe tener en cuenta que, a temperaturas bajas, el metabolismo celular se enlentece y las células paran de crecer, pero no mueren y pueden recuperar su capacidad de división si aumenta posteriormente la temperatura; lo que no ocurre en el caso contrario de altas temperaturas donde los microrganismos mueren, lo que permite esterilizar por calor y no por frío. Fuente: Tomado de Conceptos Básicos de Microbiología. Los microorganismos implicados en la generación de infecciones son los mesófilos y algunos psicrótrofos, sus temperaturas óptimas de crecimiento coinciden con las corporales; estas bacterias, pueden producir además toxinas que causan intoxicaciones alimentarias 33 Fuente: Tomado de Conceptos básicos de microbiología. Corrales L y González A. Figura 3 Rangos de temperatura en el crecimiento bacteriano. El pH: Las condiciones de pH del medio regulan, a su vez, el pH interno de la bacteria e influyen en el transporte de hidrogeniones a través de membrana citoplasmática.
Rangos de pH y el crecimiento de algunos microorganismos
El pH intracelular es ligeramente superior al del medio que rodea las células ya que, en muchos casos, la obtención de energía metabólica depende de la existencia de un gradiente en la concentración de protones a ambos lados de la membrana citoplasmática. Fuente: Tomado de Conceptos básicos de microbiología. Corrales L y González A. Figura 4 Rangos de pH en el crecimiento bacteriano. El pH en los medios de cultivo suele bajar, lo cual confiere una ventaja selectiva frente a otros microorganismos competidores. Fuente: Corrales L y González A. Actividad del agua El agua como compuesto químico, está constituido por moléculas que presentan una geometría molecular de la cual resulta un momento dipolar elevado. La polaridad de la molécula y, por tanto, el sinnúmero de interacciones que éste compuesto propicia, se explica por el ángulo de enlace de 104,9°, esta particularidad se constituye en un factor determinante en las atracciones intermoleculares, los puentes de hidrógeno, la solubilidad y la tensión superficial.34 Las propiedades antes mencionadas influyen directamente en la “actividad de agua” ( a w ); la cual se define como la relación entre la presión de vapor de agua del substrato de cultivo (P) y la presión de vapor de agua pura (Po); por tanto, la actividad del agua incide en el curso de reacciones químicas y bioquímicas.
Si los microorganismos se encuentran en un substrato con una actividad de agua demasiado baja el crecimiento se detiene, esta detención no suele llevar a la muerte del microorganismo, sino que se mantiene en condiciones de resistencia durante un tiempo más o menos largo; en el caso de las esporas, la fase de resistencia puede ser considerada prácticamente ilimitada.
En relación con la actividad del agua se encuentran microorganismos osmotolerantes, cuando crecen en un rango amplio de a w, un ejemplo es el Staphylococcus aureus que crece a concentraciones de sal 3M; osmófilos son aquellos que crecen en ambientes con altas actividades y cuando crecen en ambientes muy secos o con bajas actividades reciben el nombre de xerófilos,5, 33, 35 Potencial de óxido-reducción (REDOX) Las reacciones de óxido reducción son aquellos que se caracterizan por la presencia simultánea de una sustancia oxidante (gana electrones) y un agente reductor (pierde electrones) 8,
- El potencial redox mide la tendencia a ganar o a perder electrones, lo que ocasiona un cambio en el estado de oxidación de cada especie, según sea el caso.
- Uno de los factores que intervienen en el potencial redox, aunque no el único, es la concentración de oxígeno (O 2 ).
- Hay microorganismos que requieren ambientes oxidantes para crecer, mientras que otros necesitan ambientes reductores; cuando una bacteria requiere un ambiente oxidante, desarrolla un metabolismo oxidativo (respiratorio) en cambio cuando requiere ambientes reductores optan por un metabolismo fermentativo.
Una bacteria es aerobia cuando necesita del oxígeno para vivir y es anaerobia en dos casos, cuando no lo necesita, denominada “anaerobia tolerante” o cuando muere en presencia del oxígeno “anaerobias estrictas”. Dentro de este grupo de bacterias se encuentran algunas que llevan a cabo un metabolismo oxidativo porque usan otro aceptor final de electrones que actúa como oxidante ambiental, ejemplo, de éstas son las que “respiran” nitratos (NO 3 -), sulfatos (SO 4 2- ) u otros compuestos capaces de aceptar electrones y funcionan como agentes oxidantes.
En el curso de ciertas reacciones metabólicas redox se forman compuestos altamente reactivos (radicales libres, formas superóxido) que pueden dañar las proteínas, membranas y ácidos nucleicos produciendo la muerte de las células. Las células se protegen de estos compuestos por la síntesis de enzimas como la superóxido dismutasa (SOD), peroxidasa y catalasa.
Las bacterias anaerobias estrictas carecen éstas o las tienen en niveles muy bajos de forma que no pueden sobrevivir en presencia de oxígeno.5, 36 De otra parte, existen bacterias reductoras de metales como Geobacter sulfurreducens, las cuales transfieren electrones más allá de sus membranas externas a los óxidos de Fe (III) y Mn (IV); en este sentido, los óxidos metálicos insolubles en el medio ambiente representan un depósito común y vasto de energía para algunos microorganismos respiratorios capaces de transferir electrones a través de sus membranas aislantes a los aceptores externos, un proceso denominado transferencia de electrones extracelular 37,
Medios de cultivo Caldos de Enriquecimiento: contienen agentes inhibidores a baja concentración, que retrasan el crecimiento de la microbiota contaminante y permiten el crecimiento del microorganismo que se quiere recuperar 29, Caldo nutritivo con Extracto de Carne y NaCl (Cloruro de Sodio): es utilizado para la recuperación de microorganismos no exigentes; se puede suplementar con extracto de levadura, peptonas, glucosa, y otros componentes.
Caldo Tioglicolato: se suplementa con caseína, extracto de levadura, carne y tioglicolato. Para el aislamiento de anaerobios, se añaden además hemina y vitamina K. El tioglicolato es un compuesto derivado del ácido tioglicolico, rico en átomos de azufre que facilita, el transporte de electrones. Es el caldo más utilizado en microbiología clínica porque ofrece un bajo potencial redox, por lo cual permite el óptimo desarrollo de las bacterias anaerobias. Favorece también el crecimiento de aerobios, microaerófilos e incluso de microorganismos exigentes 38, Caldo selenito F: Contiene como agente inhibidor el selenito de sodio (Na 2 SeO 3 ), el cual inhibe los enterococos y retrasa el crecimiento de las coliformes, se puede añadir cisteína que favorece el crecimiento de Salmonella. Caldo tetrationato: Contiene sales biliares y tetrationato sódico (se genera en la reacción de tiosulfato con yodo), los cuales inhiben las bacterias Gram positivas y las coliformes que no tienen la enzima tetrationato reductasa. El tetrationato de sodio es una sal proveniente del anión sulfito (SO 3 )=, enriquecido con otro átomo de azufre que incrementa la densidad electrónica y, por lo tanto, facilita el transporte de electrones. Caldo peptona complementada: medio con pH 8,4 que se utiliza como enriquecimiento para el aislamiento de especies de Vibrio, antes de pasar a subcultivos en medios más selectivos.
Caldo tioglicolato Campy: es un medio semisólido por la adición de agar, similar en componentes al caldo tioglicolato suplementado con antibióticos. Se utiliza para el enriquecimiento de especies de Campylobacter antes de subcultivar en medios más selectivos. Caldo Todd-Hewitt con sangre y antibióticos: compuesto por infusión cerebro corazón, peptona, glucosa C 6 H 12 O 6, cloruro de sodio, NaCl, fosfato de sodio, Na 3 PO 4 y carbonato de sodio, Na 2 CO 3,
Como inhibidores contiene ácido nalidixico (C 12 H 12 N 2 O 3 ) y gentamicina (C 21 H 43 N 5 O 7 ) o colistina (C 52 H 98 N 16 O 13 ), se utiliza como medio de enriquecimiento para Streptococcus agalactiae de muestras genitales 16, 39, Caldo con carne picada: caldo nutritivo al cual se le añaden trozos de carne como fuente de proteínas, posee un bajo potencial redox, lo cual favorece la recuperación de anaerobios, mejor cuando se añade una capa de parafina liquida, la cual, se utiliza para aislar el cultivo bacteriano del O 2 del ambiente.
Leche con tornasol: caldo enriquecido al cual se le añade leche (descremada), su uso se fundamenta en la capacidad de ciertos microorganismos de producir determinadas reacciones metabólicas como fermentación de la lactosa, caseolisis (peptonización), y coagulación de la caseína C 38 H 57 N 9 O 9, Estas reacciones se ponen de manifiesto mediante un indicador redox y de pH, como el tornasol.
La caseína es una proteína sobre la cual actúa la enzima caseinasa, rompiendo los enlaces peptídicos y la estructura cuaternaria, originando asociaciones más pequeñas que pueden aglutinarse cuando se alcanza el punto isoeléctrico. El crecimiento se interpreta de la siguiente manera: Color rosado en el medio de cultivo: Fermentación de la lactosa y por lo tanto es una reacción ácida, en la cual, como producto de la reacción se obtiene el ácido láctico: Cuando no hay cambio de color en el medio de cultivo, no se ha producido fermentación de la lactosa ni se han utilizado las sustancias nitrogenadas del medio. De otra parte, un color azul en el medio de cultivo, indica que el microorganismo ha utilizado las sustancias nitrogenadas del medio, produciendo reacción alcalina.
Un color blanco en el medio de cultivo, indica que se ha producido una peptonización de la proteína de la leche (digestión), y el tornasol se reduce a una leucobase. La producción de coágulo, indica coagulación de la leche, se alcanza el punto isoeléctrico de la proteína y la producción de gas, por la aparición de burbujas (CO 2 y H 2 ) en el medio.
Caldo verde brillante bilis al 2%: es un medio selectivo recomendado para la prueba confirmatoria en la detección del grupo coliforme en aguas, leche, derivados lácteos y otros productos de importancia sanitaria, mediante la determinación del NMP (número más probable).
La bilis y el verde brillante inhiben el desarrollo indeseable de la flora acompañante de los coliformes e incluso suprimen el crecimiento de los anaerobios fermentadores de la lactosa como es el caso de Clostridium perfringens. La presencia de gas después de 24 – 48 horas a 35° C de incubación se considera como prueba positiva para la presencia del grupo Coli – Enterobacter 40,
Medios de cultivo en placa de aislamiento primario de uso rutinario
No Selectivos: para cultivo de una amplia variedad de organismos difíciles de crecer “in vitro”. A menudo están enriquecidos con nutrientes como: sangre, suero, hemoglobina, factores de crecimiento X, V, aminoácidos, y vitaminas entre otros. Selectivos: de moderada o de alta selectividad, a los cuales se les añaden sustancias que inhiben el crecimiento de ciertos grupos bacterianos permitiendo a la vez el crecimiento de aquellas que se desean seleccionar. Algunas sustancias inhibidoras son el cristal violeta que inhibe las bacterias Gram positivas. Otra manera es modificar la fuente de carbono; si se sustituye la glucosa por maltosa, se seleccionan aquellos microorganismos capaces de metabolizarla. Enriquecidos: algunos microorganismos no son capaces de desarrollarse en medios de cultivo normales, para cultivarlos se requiere añadir sustancias altamente nutritivas como sangre, suero, cofactores, vitaminas, extractos de tejidos animales y las bacterias que crecen en ellos se denominan exigentes o fastidiosas 41,
Los medios enriquecidos en los cuales se suprime el crecimiento de la flora competitiva normal se hacen mediante el uso de antibióticos específicos, como kanamicina (C 18 H 36 N 4 O 11 ) y vancomicina (C 66 H 75 Cl 2 N 9 O 24 ). Agar Cled (cistina, lactosa, deficiente en electrolitos): Es un medio no selectivo diferencial, recomendado para el análisis bacteriológico de orina ya que en él crecen la gran mayoría de las bacterias, tanto Gram negativas como Gram positivas, patógenas de vías urinarias. Fuente: L. Corrales. Foto 1 Agar CLED, de izquierda a derecha: medio sin sembrar, microorganismo no fermentador de lactosa, microorganismo fermentador de lactosa. Agar Nutritivo Es un medio de cultivo no selectivo, utilizado para el aislamiento y recuento de microorganismos que tienen requerimientos nutricionales escasos, su uso está descrito principalmente para procedimientos en el análisis de alimentos, aguas y otros materiales de importancia sanitaria.
La pluripeptona y el extracto de carne aportan nutrientes para el desarrollo bacteriano; el cloruro de sodio (NaCl) mantiene el balance osmótico y el agar es el agente solidificante. Puede ser suplementado con sangre ovina desfibrinada estéril, para favorecer el crecimiento de microorganismos exigentes en sus requerimientos nutricionales y en este caso permite una clara visualización de las reacciones de hemólisis.
Agar BHI (infusión cerebro-corazón) La infusión cerebro-corazón es una fórmula que contiene muchos nutrientes ya sea como caldo o medio sólido y opcionalmente con sangre adicional. Los componentes clave incluyen infusión de distintos tejidos animales con el agregado de peptona, tampón fosfato (HPO 4 -) y una pequeña concentración de glucosa que proporciona la fuente de energía accesible. Fuente: L. Corrales. Foto 2 Agar BHI sin sembrar. Agar TSA (triptona-soja) Medio rico de uso general para el crecimiento de una amplia variedad de microorganismos. Se produce por digestión enzimática de la soja y de la caseína, con frecuencia se utiliza como agar base para otros tipos de medios tales como agar sangre o chocolate. Fuente: L. Corrales. Foto 3 Agar tripticasa Soja Agar Sangre El agar sangre es un medio no selectivo, compuesto por un agar base que contiene una fuente proteica al cual se le agrega de 5% a 8% de sangre ovina; el agar sangre, permite el crecimiento de la mayoría de las bacterias (Gram positivas y Gram negativas), permite verificar capacidad hemolítica (medio diferencial), las hemólisis que se pueden evidenciar en este medio son: beta, alfa y gamma. Fuente: L. Corrales. Foto 4 Hemolisis en agar sangre. De izquierda a derecha: agar sangre sin sembrar, producción de hemolisis gama, hemolisis alfa y hemolisis beta. El agar sangre está preparado con un medio de cultivo deshidratado denominado agar base sangre, el cual está compuesto por agar-agar, infusión de músculo de corazón, peptona, cloruro de sodio; el color del medio es ámbar claro; cuando se agrega la sangre, su color cambia a rojo cereza.
La sangre utilizada para preparar el medio generalmente es sangre de cordero, pero también puede ser sangre humana o de caballo, y, al respecto es importante considerar que algunas bacterias varían el tipo de hemolisis de acuerdo con la naturaleza de la sangre. El uso se fundamenta en que la infusión de músculo de corazón y la peptona, otorgan al medio un alto valor nutritivo, que permite el crecimiento de una gran variedad de bacterias y otros microorganismos, aún de aquellos nutricionalmente exigentes.
El cloruro de sodio mantiene el balance osmótico. Hemolisinas: cerca del 35% de las toxinas producidas por las bacterias son del tipo “Toxinas membranolíticas” (TM). La característica más importante de los efectos de estas toxinas es sobre la organización en la bicapa fosfolipídica de la membrana plasmática de células humanas y/o animales.
La pérdida de la integridad de la membrana conlleva a un desbalance osmótico, reflejado por la hinchazón de la célula debido al ingreso de agua y desorden del gradiente electroquímico que conduce a la lisis y muerte celular, contribuyendo a la virulencia de la bacteria y jugando un rol importante en la patogenia bacteriana.
Las TM fueron identificadas “in vitro” por su característica de lisar glóbulos rojos sensibles de humanos y otras especies animales, con la aparición de un halo de hemólisis alrededor de las colonias bacterianas en agar sangre. Sin embargo, actualmente se sabe con certeza que la mayoría de hemolisinas bacterianas actúan sobre células distintas a los glóbulos rojos, causando daño tisular o muerte de muchos de los animales de experimentación.
- Es por esta razón, que se propuso el término “citotoxina” o “toxina citolítica” para describir correctamente el rango de sus actividades biológicas 16, 44,
- Como se expuso anteriormente, en el agar sangre, se pueden diferenciar tres tipos de hemólisis: Hemolisis alfa: Lisis parcial de los glóbulos rojos, con un halo de color verdoso alrededor de las colonias, debido a la oxidación de la hemoglobina a metahemoglobina, con la liberación de un producto de degradación llamado biliverdina por el peróxido de hidrógeno generado en el metabolismo de los microorganismos.
Hemolisis beta: Lisis total de los glóbulos rojos. Se observa un halo claro, traslúcido alrededor de la colonia, estas hemolisinas interactúan con el colesterol en la membrana celular, dando como resultado el deterioro de esta estructura celular protectora.
La estreptolisina, una exotoxina que causa la lisis completa de los hematíes, (Estreptolisina O, citotoxina sensible al oxígeno. Estreptolisina S, citotoxina oxigeno estable.) Hemolisis gamma: Ausencia de lisis de los glóbulos rojos. El medio de cultivo no presenta modificaciones de color y aspecto alrededor de las colonias 45,
Agar Chocolate Este medio permite el crecimiento de microorganismos exigentes en sus requerimientos nutricionales, como es el caso de algunos Streptococcus, Haemophilus y Neis-serias patógenas; corresponde a la misma fórmula del medio agar sangre, en el cual, por calentamiento a 60°C se lisan los glóbulos rojos, éstos al ser lisados liberan la hemoglobina y otros nutrientes como factor X (hemina) y factor V (Nicotin Adenin Dinucleótido – NAD).
El dinucleótido de nicotinamida y adenina, más conocido como NAD+ en su forma oxidada y NADH en su forma reducida, corresponde a una coenzima que se encuentra en las células vivas; está compuesta por dos nucleótidos unidos por sus grupos fosfatos, uno de ellos una base de adenina y el otro de nicotinamida.
Su función principal es intervenir en el intercambio de electrones e hidrogeniones en la producción de energía celular 46 ) ( 47, El factor X, denominado hemina y también protoporfirina es un pigmento que contiene hierro (Fe) y suministra los compuestos tetrapirrólicos necesarios para la síntesis de citocromos y enzimas. Fuente: L. Corrales. Foto 5 Agar Chocolate. Agar Mueller Hinton Es un medio de cultivo rico, diseñado especialmente para hacer ensayos de sensibilidad frente a antimicrobianos y recomendado por el Comité de la Organización Mundial de la Salud para la estandarización de pruebas de susceptibilidad por no contener sustancias inhibidoras de los antimicrobianos, por ejemplo, el PABA (ácido p-amino benzoico), que anula la actividad de sulfamidas, así como por su reproductibilidad.
Además, es útil con el agregado de sangre para el cultivo y aislamiento de microorganismos nutricionalmente exigentes. El agar Mueller-Hinton, se utiliza para la realización del ensayo de difusión en placa, en tanto que el caldo Mueller-Hinton se emplea para la determinación de la concentración mínima inhibidora en el ensayo de diluciones seriadas 50,
Solo bacterias aeróbicas o facultativas que crecen satisfactoriamente en agar Mueller Hinton, sin suplementar, podrían ser testeadas en este medio. Para los test con cepas que no crecen satisfactoriamente en Mueller Hinton no suplementado como S. pneumoniae, estreptococos β hemolíticos y del grupo Viridans, se requiere adicionar sangre de oveja desfibrinada al medio fundido y enfriado, en una concentración final de 5 % (V/V) 51, Fuente: Corrales L y González A. Fuente: L. Corrales. Foto 6 Prueba de sensibilidad y resistencia a antibióticos por el método Kirby Bauer en Agar Muller Hinton. Agar Gardnerella Es un medio parcialmente selectivo y de diferenciación para el aislamiento de Gardnerella vaginalis a partir de muestras clínicas.
El medio está suplementado con peptona de proteasa para mejorar el crecimiento de Gardnerella. Se añade anfotericina B para reducir el crecimiento de las levaduras como Candida spp. que también son frecuentes en las muestras vaginales, se añade sangre humana como nutriente y para detectar la beta-hemólisis difusa característica de este microorganismo 49,
La detección del organismo en medios utilizados sistemáticamente es difícil dado que la Gardnerella y otras bacterias tales como lactobacilos y estreptococos pueden producir alfa hemólisis en medios con sangre de carnero, no obstante, en medios con sangre humana, produce la beta-hemólisis característica 52, 53,
Agar Thayer Martin Utilizado para el aislamiento del gonococo, este medio es un agar chocolate enriquecido al cual se ha añadido una mezcla de tres antibióticos específicos que inhiben el crecimiento del resto de la flora acompañante 51, Es selectivo para la recuperación de Neisseria gonorrhoeae y Neisseria meningitidis por la presencia de suplemento de antibióticos constituido por vancomicina, colistina, nistatina y trimetoprima que inhibe el desarrollo de microorganismos Gram positivos y Gram negativos y candidas, y sin efecto inhibitorio para neiserias.
El medio de cultivo es altamente nutritivo ya que contiene agar base GC, hemoglobina y el suplemento de enriquecimiento Vitox o Isovitalex que contiene: vitamina B12, L-glutamina, CIH guanina, adenina, ac. p-aminobenzoico, L-cistina, NAD (coenzima I), cocarboxilasa, nitrato férrico Fe (NO 3 ) 3, CIH tiamina, CIH cisteína y glucosa 54, 55,
- Agar Mac Conkey Es un medio selectivo porque contiene sales biliares y cristal violeta que inhiben el desarrollo de bacterias Gram positivas y de algunas Gram negativas exigentes y diferencial por la lactosa que proporciona la única fuente de carbono para el desarrollo bacteriano.
- Este medio se utiliza para el aislamiento de bacilos Gram negativos de fácil desarrollo, aerobios y anaerobios facultativos a partir de muestras clínicas, aguas y alimentos; todas las especies de la familia Enterobacteriaceae se desarrollan con buen crecimiento.
La bacteria requiere dos enzimas para degradar el azúcar, la lactosa permeasa (galactósido permeasa), que transporta el disacárido al interior de las células y la B-galactosidasa, que cataliza la hidrólisis de lactosa en sus dos monosacáridos glucosa y galactosa. Fuente: L. Corrales. Figura 5 Proceso Fisicoquímico para la fermentación de la Lactosa. Se recomienda el uso de este medio en muestras clínicas con posible flora microbiana mixta, tales como procedentes de la orina, sistema respiratorio, heridas y otras, porque permite la agrupación preliminar de bacterias entéricas y otras bacterias Gram negativas en organismos fermentadores y no fermentadores de lactosa 56, Fuente: L. Corrales. Figura 6 Procesos Fisicoquímicos para la fermentación de la sacarosa. Fuente: L. Corrales. Foto 7 Agar Mac Conkey (De izquierda a derecha: Medio sin sembrar, fermentacion de lactosa positiva y fermentacion de lactosa negativa). Agar Endo Es un medio importante para el examen microbiológico del agua potable y residual, los productos lácteos y los alimentos.
- El medio se utiliza aún en microbiología clínica y en otros sectores para el aislamiento y la diferenciación de la familia Enterobacteriaceae.
- La selectividad del agar Endo, se debe a la combinación del sulfito de sodio (Na 2 SO 3 ) con la fucsina básica, lo cual ocasiona la supresión parcial de los microorganismos Gram positivos 57,
Los coliformes fermentan la lactosa, produciendo colonias color rosa oscuro a rojizo con un brillo metálico verdoso iridiscente y una coloración similar en el medio. Las colonias de microorganismos que no fermentan la lactosa son incoloras o de color rosa pálido en contraste con el fondo rosa claro del medio 58, Fuente: L. Corrales. Foto 8 Endo en microplacas deshidratadas para ser utilizado en la técnica de filtración por membrana, para análisis microbiológico del agua. (a la izquierda medio hidratado sin membrana de filtración, derecha medio con crecimiento bacteriano de coliformes totales después de incubación).
Agar Eosina Azul De Metileno (EMB) Este medio de cultivo tiene como inhibidores los colorantes eosina y azul de metileno; como hidratos de carbono, lactosa y sacarosa y como indicador eosina y azul de metileno. Permite la diferenciación de colonias de organismos fermentadores de lactosa y aquellos que no la fermentan; el contenido de eosina y azul de metileno inhiben el desarrollo de microorganismos Gram positivos.
La presencia de sacarosa permite, para algunos miembros del grupo coliforme, fermentarla con más facilidad que la lactosa. Las colonias lactosa positiva presentan un color azul o moradas con brillo metálico o poseen centros oscuros con periferias transparentes incoloras y las que son negativas se observan incoloras o rosa pálido transparentes 59, Foto 9 Agar EMB sin sembrar y con fermentación de azucares positivo. Agar Xilosa Lisina Desoxicolato (XLD) Contiene como inhibidor cloruro de sodio (NaCl), tres hidratos de carbono: xilosa (C 5 H 10 O 5 ), sacarosa (C 12 H 22 O 11 ) y lactosa (C 12 H 22 O 11 ), el indicador es el rojo fenol y la fuente de azufre es el tiosulfato de sodio (Na 2 S 2 O 3 ).
- La xilosa es una aldopentosa, un monosacárido que contiene cinco átomos de carbono y un grupo funcional aldehído (-CHO) que tiene un isómero funcional que es la xilulosa (C 5 H 10 O 5 ) 50, 60,
- Es un medio selectivo para aislamiento y diferenciación de Enterobacterias enteropatógenas como Salmonella, Shigella y Escherichia.
La fermentación de los azucares (xilosa, lactosa y sacarosa) producen cambio de color de rojo a amarillo por el indicador rojo de fenol, debido a la oxidación del grupo carbonilo. El Tiosulfato de sodio (Na 2 S 2 O 3 ) y la sal férrica (Citrato férrico) revelan la formación de ácido sulfhídrico (H 2 S) por la precipitación de sulfuro de férrico (Fe 2 S 3 ) de color negro presente en las colonias; los microorganismos productores de cadaverina, se evidencian por la formación de un color rojo púrpura alrededor de las colonias dado por el aumento del pH 16, Fuente: L. Caycedo Figura 7 Reaccion general de descarboxilacion Fuente: L. Caycedo Figura 8 Reaccion de Descarboxilacion del aminoacido lisina. De otro lado, las proteólisis de las proteínas producen aminoácidos individuales; ciertas bacterias heterotróficas pueden liberar enzimáticamente el azufre de los diversos aminoácidos azufrados, produciendo H 2 S gaseoso, peptona, cisteína, cistina, metionina y tiosulfato (S 2 O 3 2- ) los cuales son fuente de azufre. El H 2 S es un gas incoloro, su producción se detecta cuando el gas reacciona con ciertos metales, como plomo (Pb), hierro (Fe) o bismuto (Bi) originando sulfuros 60, 61, Por lo anterior, es necesario un segundo indicador, así que se propicia la reacción con una sal fuerte de hierro (citrato de amonio férrico), lo cual produce un precipitado negro insoluble de sulfuro ferroso metálico (FeS). Foto 10 Agar XLD. (De izquierda a derecha agar XLD sin sembrar, Fermentación de azucares positivo, descarboxilación de lisina y producción de H2S. Agar Hacen Enterico Este medio contiene como inhibidor sales biliares, como hidratos de carbono lactosa, sacarosa y salicina, posee dos indicadores: azul de bromotimol y fucsina ácida y como fuente de azufre tiosulfato de sodio (Na 2 S 2 O 3 ).
La salicina es un glucósido 3- alcohólico, conformada por glucosa y alcohol salicílico que están unidos por un puente éter acetálico, la presencia del alcohol ligado al azúcar aumenta la solubilidad debido a la formación de puentes de hidrógeno. La presencia de los dos indicadores diferencia las colonias de bacterias fermentadoras de las no fermentadoras, las primeras toman un color amarillo-anaranjado y las segundas, azul-verdoso.
La presencia de sacarosa evita la selección de patógenos falsamente positivos. Con el tiosulfato de sodio y el amonio férrico se detectan los productores de sulfuro de hidrógeno (H 2 S) por el precipitado negro en el centro de la colonia. Este es un medio ideal para el aislamiento selectivo de Salmonella, Escherichia y Shigella, a partir de heces y alimentos 16, 62, Foto 11 Agar HE (De izquierda a derecha agar Hecktoen Enterico sin sembrar, fermentación de azucares positivo y crecimiento sin fermentación de azucares. Agar Cetrimide Este medio cuenta con tiosulfato citrato como inhibidor y azul de timol y de bromotimol como indicadores; es un medio selectivo y diferencial para aislamiento de Pseudomonas a partir de diversas muestras ya que permite evidenciar la formación de pigmentos. Foto 12 Producción de los pigmentos pioverdina y fluoresceína en el medio cetrimide. Agar Salado Manitol Se emplea para el aislamiento selectivo y recuento de Staphylococcus aureus en productos alimenticios, productos farmacéuticos y cosméticos; es un medio altamente selectivo por su alta concentración salina; los estafilococos coagulasa positiva hidrolizan el manitol (edulcorante obtenido de la hidrogenación del azúcar manosa) acidificando el medio; las colonias aparecen rodeadas de una zona amarilla brillante, los estafilococos coagulasa negativos, presentan colonias rodeadas de una zona roja o púrpura.
En el medio de cultivo, el extracto de carne y la pluripeptona, constituyen la fuente de carbono, nitrógeno, vitaminas y minerales, el manitol es el hidrato de carbono fermentable, el cloruro de sodio (que se encuentra en alta concentración) es el agente selectivo que inhibe el desarrollo de la flora acompañante, y el rojo fenol es el indicador de pH 65 Las bacterias que crecen en un medio con alta concentración de sal y que además fermentan el manitol, producen ácidos, con lo que se modifica el pH del medio y por lo mismo vira el indicador de pH del color rojo a amarillo.
Los estafilococos crecen en altas concentraciones de sal, y pueden o no fermentar el manitol. Fuente: L. Corrales. Foto 13 Agar Salado Manitol. (Izquierda medio sin sembrar, Derecha: Fermentación positiva Manitol). Agar Baird-Parker Medio de alta especificidad diagnóstica, selectivo y diferencial para el aislamiento y recuento de Staphylococcus coagulasa positiva.
- Es un medio altamente nutritivo que permite el crecimiento selectivo de Staphylococcus ya que el telurito de potasio (K 2 TeO 3 ) y el cloruro de Litio (LiCl), inhiben el desarrollo de la flora acompañante presente en la muestra.
- Los Staphylococcus coagulasa positiva reducen el telurito a teluro y así se originan colonias de color negro.
Las bacterias que tienen actividad lecitinasa, actúan sobre la yema de huevo produciendo un halo claro alrededor de la colonia 16, La fosfatidilcolina conocida como lecitina, es un fosfolípido que, junto con las sales biliares, ayuda a la solubilización de los ácidos biliares en la bilis (65). Es el componente más abundante de la fracción fosfatídica que puede extraerse de la yema de huevo. Fuente: L. Corrales. Figura 9 Actividad de la Lecitinasa. Fuente: L. Corrales. Foto 14 Agar Baird Parker con formacion de Teluro de sodio y actividad lecitinasa. Agar TCBS El extracto de levadura, la peptona de carne y la tripteína aportan nutrientes para el desarrollo de las bacterias, este es el medio selectivo más adecuado para el aislamiento de las especies de Vibrio, e inhibidor para la mayoría de las enterobacterias.
La inhibición está dada por las altas concentraciones de tiosulfato y citrato, la presencia de bilis y el pH que es fuertemente alcalino. La degradación de la sacarosa es variable entre las especies de Vibrio; las colonias son verdes para las cepas que no la utilizan y amarillas para aquellas que producen ácido a partir de este azúcar.
Los indicadores de pH son azul de timol y azul de bromotimol, que pasan de color azul al amarillo en medio ácido 50, Es importante tener en cuenta, que en el medio la proporción de sacarosa está equilibrada de forma tal que no se inhiba el crecimiento bacteriano por exceso de ácido; el NaCl favorece el crecimiento de microorganismos halófilos y halotolerantes e inhibe el desarrollo de los no tolerantes 67, Fuente : L. Corrales. Foto 15 Agar TCBS (Derecha fermentacion de sacarosa positiva, izquierda fermentación de sacarosa negativa. Medio Löwenstein-Jensen Lõwenstein-Jensen es una base para la preparación de varios medios destinados al aislamiento, cultivo y diferenciación de micobacterias.
- La mezcla de huevos, constituidos en su clara por la proteína ovoalbúmina y en la yema por vitaminas A, E, D, ácido fólico, B12, B6, B2, B1 y minerales como hierro (Fe), fósforo (P), potasio (K) y magnesio (Mg), que constituyen soporte para el crecimiento de una gran variedad de micobacterias.
- El verde de malaquita inhibe a gran parte de la flora acompañante 68,
Por su parte, el agregado de glicerina estimula el crecimiento de Mycobacterium tuberculosis, pero inhibe el desarrollo de gran parte de M. bovis., si se agrega un 5% de NaCl, se pueden seleccionar micobacterias tolerantes a la sal, como es el caso de M. Fuente: L. Corrales. Foto 16 Cultivo de M. tuberculosis en LJ con verde de malaquita Schaedler Kanamycina-Vancomicina Agar Con 5% Sangre De Cordero Se utiliza para el aislamiento selectivo de Bacteroides, Prevotella y diversos anaerobios Gram negativos a partir de muestras clínicas.
El medio base es el agar Schaedler, un medio altamente nutritivo, desarrollado específicamente para el crecimiento de anaerobios obligados. Cuando se le agrega vitamina K1 y hemina, se constituye en la base para varios medios selectivos, incluidos Schaedler-KV Agar con 5% de sangre de cordero. La combinación de kanamicina y vancomicina se usa en el aislamiento selectivo de anaerobios Gram negativos; la adición de tres peptonas le proporcionan los nutrientes para el desarrollo bacteriano, y la glucosa es fuente de energía, contiene además un tampón Tris (hidroximetil-aminometano), de fórmula (HOCH 2 ) 3 CNH 2, para evitar la reducción excesiva del pH durante la fermentación de la glucosa.
El extracto de levadura es una rica fuente de vitaminas; la hemina y la sangre de carnero suministran hemo o factor X, necesario para el metabolismo respiratorio de una variedad de anaerobios estrictos. Se considera que la vitamina K favorece el crecimiento de una variedad de anaerobios Gram negativos.
El cloruro de sodio, proporciona los electrolitos esenciales; la kanamicina inhibe los bacilos anaerobios Gram negativos facultativos y muchas otras bacterias facultativas, mientras que, la vancomicina inhibe las bacterias Gram positivas. La adición de estos agentes antimicrobianos convierte al medio en selectivo para anaerobios Gram negativos estrictos, tales como Bacteroides y Prevotella 69, 70,
Agar Feniletanol (Agar Alcohol Fenil Etílico) Es un medio selectivo para el aislamiento de Estafilococos y Estreptococos a partir de diversas muestras con flora mixta. La peptona, el extracto de levadura y el extracto de carne, proporcionan los nutrientes necesarios para el desarrollo de los microorganismos Gram positivos.
La presencia del alcohol fenil etílico (feniletanol) inhibe el desarrollo de los microorganismos Gram negativos, ya que evita la síntesis de DNA. La adición de sangre de carnero al 5% no se recomienda para la determinación de reacciones hemolíticas, ya que se pueden presentar reacciones atípicas. También evita el crecimiento en velo de algunas especies de Clostridium como Clostridium septicum, facilitando de este modo su aislamiento.
Se aconseja sembrar en este medio las muestras purulentas o cuando sea previsible una infección mixta 71, Conclusiones
La nutrición bacteriana corresponde a un conjunto de reacciones químicas en las que intervienen la energía y diferentes sustancias en forma de elementos, iones y compuestos; bien sea, en procesos anabólicos o catabólicos. Los cultivos bacterianos, constituyen uno de los aportes más importantes desde la microbiología en la comprensión y el diagnóstico de los procesos infecciosos; en su composición, se encuentran sustancias orgánicas e inorgánicas que determinan diferentes mecanismos de reacción. La temperatura, el pH, la actividad del agua y el potencial Redox son propiedades fisicoquímicas que inciden directamente en el crecimiento bacteriano. La selectividad y la especificidad de los medios de cultivo se explican por las sustancias utilizadas en la preparación de los mismos y por las propiedades fisicoquímicas de los azucares, las proteínas, y los indicadores que revelan el comportamiento bacteriano. La comprensión de la nutrición y el crecimiento bacteriano implican el conocimiento de reacciones tales como fermentación, oxido-reducción y descarboxilación entre otras. Los aportes de la metagenómica en la identificación de especies bacterianas se enriquecen con la culturómica y el uso de medios de cultivo específicos en el aislamiento de estas especies.
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¿Qué se necesita para que una bacteria se reproduzca?
Las bacterias se reproducen por fisión binaria. Eso significa que en el momento de reproducirse cada célula bacteriana replica su DNA y a continuación se divide en dos células idénticas entre sí y respecto a la célula progenitora. Se trata, pues, de un tipo de reproducción asexual.
¿Por qué crees que las bacterias se reproducen tan rápido?
Esto se debe a que las bacterias pueden adquirir nuevo ADN. Este proceso se produce de tres maneras diferentes: Conjugación : En la conjugación, el ADN pasa a través de una extensión en la superficie de una bacteria y viaja a otra bacteria (ver Figura siguiente ).
¿Cómo se da la reproducción de las bacterias?
Fisión Binaria e Otras formas de Reproduccíon en Bacteria La mayoría de bacterias depended en fisión binaria para propagar. Conceptualmente, este proceso es simple; la célula simplemente necesita crecer al doble de su tamaño y después se divide en dos.
- Pero, para quedarse viable y competitivo, la bacteria tiene que dividirse en el momento propio, en el sitio propio, y tiene que proveer cada vástago.
- La división celular de la bacteria es estudiada en muchos lugares del mundo.
- Estas investigaciones esta develando los mecanismos genéticos que dirigen y regulan la división celular bacteriana.
El entender los mecanismos de estos procesos es de gran, interés porque esto permite el desarrollo de productos químicos y nuevos antibióticos dirigidos a interferir con la división celular de las bacterias. Antes que la fisión binaria ocurra, la célula debe copiar su material genético (ADN) y depositarlo en los extremos de la célula, de igual manera copiar los diferentes tipos de proteínas que incluirá la nueva maquinaria de división celular.
Un componente clave es la proteína FtsZ. Monómeros de la proteína FstZ se ensamblan en forma circular al centro de la célula. Otros componentes de proceso divisorio también se acomodan en el círculo de la proteína FtsZ. La maquinaria se ubica de tal forma que el citoplasma se divide en dos sin afectar al ADN en el proceso y en muchas bacterias la pared celular son sintetizadas.
El orden y tiempo de estos procesos (Replicación del ADN, Segregación del ADN, selección del sitio de división, invaginación de la cubierta celular y la síntesis de la nueva pared celular) son estrictamente controlados.
¿Cuándo cocinamos un alimento a 65 grados sus bacterias?
Las bacterias se multiplican rápidamente en los alimentos a temperaturas comprendidas entre los 5 y los 65 grados centígrados. En la mayoría de los casos, por encima de 65º C empiezan a destruirse y por debajo de 5º C se retrasa su multiplicación.
¿Cómo se clasifican las bacterias de acuerdo a su pH?
Clasificación de las bacterias de acuerdo a sus requerimientos de pH. Acidofilas: pH bajo. Neutrofilas: pH neutro. Alcalofilas: pH alto.
¿Cuáles son los valores de la escala de pH?
Sitio para estudiantes acerca de la lluvia ácida: La escala del pH La lluvia ácida y la escala de pH La escala de pH mide el grado de acidez de un objeto. Los objetos que no son muy ácidos se llaman básicos. La escala tiene valores que van del cero (el valor más ácido) al 14 (el más básico). Tal como puedes observar en la escala de pH que aparece arriba, el agua pura tiene un valor de pH de 7.
Ese valor se considera neutro – ni ácido ni básico. La lluvia limpia normal tiene un valor de pH de entre 5.0 y 5.5, nivel levemente ácido. Sin embargo, cuando la lluvia se combina con dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno—producidos por las centrales eléctricas y los automóviles—la lluvia se vuelve mucho más ácida.
La lluvia ácida típica tiene un valor de pH de 4.0. Una disminución en los valores de pH de 5.0 a 4.0 significa que la acidez es diez veces mayor. Cómo se mide el pH En los laboratorios se emplean numerosos dispositivos de alta tecnología para medir el pH.
Una manera muy fácil en la que puedes medir el pH es usando una tira de, Cuando tocas algo con una tira de papel tornasol, el papel cambia de color dependiendo de si la substancia es ácida o básica. Si el papel se vuelve rojo es porque la substancia es ácida, y si se vuelve azul quiere decir que la substancia es básica.
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¿Qué ácido producen las bacterias?
El ácido que produce la mayoría de bacterias es el ácido láctico.
¿Qué necesitan los microorganismos para reproducirse?
Factores que favorecen el crecimiento bacteriano Los microorganismos, como seres vivos que son, necesitan condiciones adecuadas de temperatura, humedad y presencia de nutrientes para desarrollarse. Cuando estas condiciones son óptimas una sola bacteria puede producir más de 2 millones en 7 horas ya que cada microorganismo se divide en 2 cada 20 minutos.
¿Que determinan los diferentes tipos de pH en los principales microorganismos?
pH en los principales microorganismos – Los diferentes niveles de pH determinan el tipo de reacciones químicas y biológicas en un alimento. Algunas bacterias como los hongos crecen y se desarrollan a pH bajos mientras que las bacterias necesitan los valores más altos para proliferar.