Conceptos Esenciales de Microbiología: Bacterias, Metabolismo y Control

Terminología y Definiciones

  • Anabolismo / Biosíntesis: Procesos metabólicos de construcción de moléculas complejas a partir de moléculas simples.
  • ARN bac / 16s: Se refiere al ARN ribosomal 16s, un componente clave de la subunidad pequeña del ribosoma bacteriano, utilizado en la identificación y clasificación de bacterias.
  • Activador enzimático / Potasio: El potasio puede actuar como un activador enzimático, esencial para la función de ciertas enzimas.
  • Archaebacterias: Microorganismos procariotas unicelulares que difieren de las bacterias en su composición y genética. Son metanógenas (producen metano), no patógenas, carecen de membrana nuclear y habitan en ambientes extremos.
  • Acidez / Acidófilas: Organismos que prosperan en ambientes ácidos, con un pH entre 0 y 5,5.
  • Neutrófilas: Organismos que crecen mejor en ambientes con pH neutro, entre 5,5 y 8.
  • Alcalófilas: Organismos que prefieren ambientes alcalinos, con un pH entre 8,5 y 11,5.
  • Antisépticos: Agentes desinfectantes que se aplican sobre superficies corporales para inhibir el crecimiento de microorganismos.
  • Antibióticos: Sustancias naturales producidas por hongos o bacterias que tienen acción antimicrobiana.
  • Antimicrobiano: Sustancias químicas, naturales o sintéticas, que a baja concentración inhiben el crecimiento bacteriano sin producir efectos tóxicos significativos.

Clasificación y Características Bacterianas

  • Betalactámicos: Antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular bacteriana, no actúan sobre los ribosomas.
  • Bacterias anaerobias estrictas: Bacterias que utilizan compuestos orgánicos e inorgánicos como aceptores finales de electrones en su metabolismo.
  • Bergey (Manual de Bacteriología Sistemática): Compendio de clasificación bacteriana dividido en cuatro volúmenes:
    • Volumen 1: Eubacterias Gram negativas.
    • Volumen 2: Eubacterias Gram positivas.
    • Volumen 3: Micoplasmas.
    • Volumen 4: Arqueobacterias.
  • BAAR – Ziehl Neelsen: Técnica de tinción para identificar bacterias ácido-alcohol resistentes (BAAR). Se utiliza un colorante básico (fucsina), un mordiente (calor), decoloración con alcohol clorhídrico y un contraste (azul de metileno). Las BAAR se tiñen de rojo.
  • Bacterias Psicrófilas: Bacterias con temperatura óptima de crecimiento baja (alrededor de 15°C).
  • Bacterias Mesófilas: Bacterias con temperatura óptima de crecimiento entre 25°C y 40°C.
  • Bacterias Hipertermófilas: Bacterias con temperatura óptima de crecimiento superior a 60°C.
  • Bacterias Acidófilas: Bacterias que crecen en ambientes con pH entre 0 y 5,5. (Nota: Las bacterias pueden afectar el pH del medio, por lo que se utiliza tampón fosfato para evitarlo).
  • Bacterias Halófilas: Bacterias que crecen en ambientes con alta concentración de NaCl. Se clasifican en:
    • Tolerantes: Menos del 1% de NaCl.
    • Medio: Entre 1% y 6% de NaCl.
    • Moderados: Entre 6% y 15% de NaCl.
    • Extremos: Entre 15% y 30% de NaCl.
    (Ejemplo: E. coli NO es halófila).
  • Bacterias Osmófilas: Bacterias que crecen en ambientes con alta concentración de azúcares.
  • Bacterias Xerófilas: Bacterias que pueden crecer en ambientes con muy poca agua.

Conceptos de Microbiología Cuantitativa y Metabólica

  • CMI (Concentración Mínima Inhibitoria): Concentración mínima de un antimicrobiano que inhibe el crecimiento de 105 bacterias en 1 ml de medio de cultivo tras 18-24 horas de incubación.
  • CMB (Concentración Mínima Bactericida): Concentración mínima de un antimicrobiano que mata 105 bacterias en 1 ml de medio.
  • CMA (Concentración Mínima Antibiótica): Concentración mínima de un antibiótico necesaria para producir alteraciones morfológicas y estructurales en las bacterias.
  • Curva diáuxica: Curva de crecimiento bacteriano que se observa cuando hay dos sustratos disponibles. Primero se consume el sustrato más sencillo, generalmente glucosa.
  • Cálculo del número de bacterias: 2número de generaciones.
  • Cuerpos de inclusión: Estructuras intracelulares que pueden ser orgánicas (como poli-β-hidroxibutirato, fuente de energía, o carboxisomas para la fijación de CO2) o inorgánicas (como gránulos de sulfuro en bacterias oxidantes de H2S). Son insolubles.
  • Cromosoma bacteriano: Molécula de ADN bicatenario circularizado y haploide. Su tamaño es de aproximadamente 500 Pb.

Historia de la Microbiología

  • Collard: Divide la historia de la microbiología en cuatro periodos:
    • 1º: Leeuwenhoek (descubrimiento de los microorganismos).
    • 2º: Koch y Pasteur (desarrollo de técnicas de cultivo y estudio de enfermedades infecciosas).
    • 3º: Era actual.
  • Cultivo puro: Cultivo que contiene bacterias de la misma especie y cepa. Se obtiene mediante técnicas como la siembra por estría triple, vertido en placa y recuento con diluciones.
  • Cultivo continuo: Sistema de cultivo en el que se mantiene un crecimiento exponencial indefinido mediante la adición continua de sustrato fresco. Un ejemplo es el quimiostato.
  • Cepa: Cultivo puro derivado de un solo aislamiento, perteneciente a la misma especie.
  • C. tetani: Bacteria anaerobia estricta que NO forma cápsula.
  • C. botulinum: Bacteria que produce la toxina botulínica. La ingestión de alimentos contaminados con la toxina alfa causa indigestión.
  • Robert Koch: Desarrolló técnicas de tinción con azul de metileno, fucsina y violeta cristal. Identificó el bacilo del ántrax y el agente causante de la tuberculosis.
  • Hesse: Desarrolló el uso del agar-agar como agente solidificante en medios de cultivo. Sólido al 1,5%, semisólido al 0,7% y líquido al 0,0%.
  • Fleming: Descubrió la penicilina, producida por el hongo Penicillium notatum, que inhibe el crecimiento de Staphylococcus aureus.
  • Pasteur: Demostró que la fermentación es un proceso biológico y que cada producto de fermentación es originado por un microorganismo específico.

Desinfección, Esterilización y Morfología Bacteriana

  • Desinfección: Proceso químico que reduce el número de formas vegetativas de microorganismos a niveles mínimos.
  • Disposición de Diplococos: Característica de bacterias como Neisseria.
  • Disposición de Estreptococos: Característica de bacterias como Streptococcus pneumoniae y Streptococcus pyogenes.
  • Disposición en Tétradas: Característica de bacterias como Micrococcus.
  • Disposición en Paquetes cúbicos: Característica de bacterias como Sarcina.
  • Disposición en Racimo: Característica de bacterias como Staphylococcus.
  • Exotoxina: Toxinas proteicas liberadas por bacterias. Pueden ser convertidas en toxoides, que son antigénicos pero no tóxicos, y se utilizan en la inmunización.
  • Espiroquetas: Bacterias con forma de espiral larga y ondulada. Pueden tener metabolismo oxidativo o fermentativo.
  • Elementos facultativos: Componentes bacterianos que no están presentes en todas las bacterias, como el glucocálix, los flagelos, las fimbrias o pili y las esporas.
  • Esporas: Estructuras de resistencia producidas principalmente por bacilos Gram positivos. Son más resistentes que las células vegetativas debido a su cubierta impermeable y a la presencia de ácido dipicolínico.
  • Endosporas: Esporas formadas dentro de la célula bacteriana. No contienen cromosoma, ARNm ni agua.
  • Esterilización: Proceso físico que elimina todas las formas de vida microbiana, incluyendo esporas. Se considera que una espora tiene una probabilidad de 10-6 de sobrevivir. Asepsia.
    • Agentes químicos: Formaldehído, óxido de etileno, glutaraldehído.
    • Agentes físicos:
      • Calor seco: Flameado, incineración, horno Pasteur.
      • Calor húmedo: Autoclave, tindalización, pasteurización.
      • Temperatura ambiente: Radiación ionizante y no ionizante, filtración.
  • Especie bacteriana: Se define por una afinidad del 70% o más en la hibridación del ADN y menos del 5% de diferencia en las secuencias relacionadas.
  • Epulopiscium fishelsoni: Bacteria gigante que puede medir entre 250 y 500 micrómetros.

Factores de Crecimiento y Fases del Crecimiento Bacteriano

  • Factores de crecimiento: Compuestos orgánicos específicos requeridos por las bacterias en cantidades muy pequeñas para su crecimiento.
  • Fase de latencia: Tiempo necesario para que las bacterias se adapten al medio de cultivo. Durante esta fase, aumenta la producción de enzimas y las células se hidratan.
  • Fase exponencial o logarítmica: Fase de crecimiento en la que la actividad metabólica es máxima y el número de bacterias aumenta exponencialmente.
  • Fase estacionaria: Fase en la que no hay crecimiento neto de la población bacteriana debido al agotamiento de nutrientes y la acumulación de productos tóxicos. En esta fase se pueden producir antibióticos.
  • Flagelos: Estructuras de locomoción bacteriana. Constituyen el antígeno H.
  • Fimbrias o pili comunes: Estructuras implicadas en la adherencia bacteriana.
  • FAME (Fatty Acid Methyl Ester): Método para la identificación de bacterias basado en el análisis de ácidos grasos. El proceso incluye:
    1. Cultivo bacteriano.
    2. Extracción de ácidos grasos.
    3. Modificación química a ésteres de metilo.
    4. Cromatografía de gases.
    5. Comparación de los picos obtenidos con una base de datos.
  • Fermentación: Proceso metabólico anaeróbico que produce 2 ATP y no utiliza un aceptor externo de electrones. Tipos de fermentación:
    • Alcohólica: Produce etanol y CO2.
    • Homoláctica: Produce lactato.
    • Heteroláctica: Produce lactato, etanol y CO2.

Clasificación de Microorganismos según su Dominio

  • Familia Archaebacteria: Procariotas con enlaces éster en sus lípidos de membrana, sin peptidoglicano y que habitan en ambientes extremos.
  • Familia Eubacteria: Procariotas con enlaces diacil éster en sus lípidos de membrana, sin esteroles.
  • Familia Eukarya: Eucariotas con enlaces acil di éster en sus lípidos de membrana y presencia de esteroles.

Respuesta Inmune

  • Fenómeno inmune: Proceso complejo que se inicia con el contacto de un individuo inmunocompetente con un antígeno. Esto estimula a los linfocitos B y T para que produzcan una respuesta específica con el objetivo de eliminar la sustancia extraña del organismo, estableciendo un estado inmune.