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Microbiologia

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  • 1. SISTEMA NACIONAL DE EDUCACION SUPERIOR TECNOLOGICA INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA REGION MIXE INGENIERIA EN DESARROLLO COMUNITARIO Compiló: M.C. Carlos Antonio Martinez Santa María Tlahuitoltepec, Mixe, Oaxaca. Agosto 2007 1 MICROBIOLOGIA
  • 2. APORTACIÓN DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO Permite adquirir conocimientos básicos relacionados con la organización de los microorganismos. OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO El alumno conocerá la diversidad de los microorganismos y su aplicación como productores, transformadores y causantes de enfermedades. Utilizará técnicas específicas para su cultivo, aislamiento, purificación e identificación de los mismos. A fin de incrementar la producción agropecuaria, forestal e industrial: optimizando el uso de los recursos disponibles para ello, sin afectar el ambiente TEMARIO. Unidad 1. Introducción a la microbiología. 1.1. Antecedentes 1.2. Desarrollo histórico 1.3. Conceptos básicos 1.4. Relación con otras ciencias 1.5. Importancia 1.5.1. La distribución de los microorganismos en la naturaleza 1.5.2. Campos de aplicación de la microbiología. Unidad 2. Métodos microbiológicos. 2.1. Métodos de cultivo 2.1.1. Tipos 2.1.2. Clasificación de medios por uso 2.2. Preparación de medios 2.3. Técnicas de cultivo 2.3.1. Métodos para aislar cultivos puros. 2.3.2. Siembra en tubo 2.4. Preparaciones para microscopia 2.4.1. Tipos de microscopios 2.5. Características para la identificación 2.5.1. Morfológicas 2.5.2. Bioquímicas 2.5.3. Antigénicas 2 MICROBIOLOGIA
  • 3. Unidad 3. Nomenclatura, taxonomía y características de los microorganismos 3.1. Virus 3.1.1. Propiedades generales 3.1.2. Criterios de clasificación 3.1.3. Nomenclatura y taxonomía 3.1.4. Estructura 3.1.5. Reproducción 3.1.6. Importancia 3.2. Bacterias 3.2.1. Propiedades generales 3.2.2. Criterios de clasificación 3.2.3. Nomenclatura y taxonomía 3.2.4. Estructura 3.2.5. Reproducción 3.2.6. Importancia 3.3. Algas 3.3.1. Propiedades generales 3.3.2. Criterios de clasificación 3.3.3. Nomenclatura y taxonomía 3.3.4. Estructura 3.3.5. Reproducción 3.3.6. Importancia 3.4. Protozoarios 3.4.1. Propiedades generales 3.4.2. Criterios de clasificación 3.4.3. Nomenclatura y taxonomía 3.4.4. Estructura 3.4.5. Reproducción 3.4.6. Importancia 3.5. Hongos 3.5.1. Propiedades generales 3.5.2. Criterios de clasificación 3.5.3. Nomenclatura y taxonomía 3.5.4. Estructura 3.5.5. Reproducción 3.5.6. Importancia 3.6. Nematodos 3.6.1. Propiedades generales 3.6.2. Criterios de clasificación 3.6.3. Estructura 3.6.4. Reproducción 3.6.5. Importancia Unidad 4. Factores Ambientales que afectan el crecimiento, desarrollo y reproducción de microorganismos. 3 MICROBIOLOGIA
  • 4. 4.1. Factores de crecimiento 4.2. Presión Hidrostática 4.3. Temperatura 4.4. Potencial de Hidrógeno (pH) 4.5. Oxígeno 4.6. Nutrientes Unidad 5. Metabolismo Microbiano. 5.1. Origen de las cepas industriales 5.2. Propiedades de un microorganismo industrial 5.3. Productos industriales 5.3.1. Empleo de microorganismos en la elaboración de alimentos 5.4. Metabolitos microbianos 5.4.1. Primarios 5.4.2. Secundarios 5.5. Control del crecimiento microbiano en alimentos 5.5.1. Control químico 5.5.1.1. Actividad antimicrobiana 5.5.2. Control biológico 5.5.2.1. Antimicrobianos naturales FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Alexander, M. 1980. Introducción a la microbiología del suelo. ed. GT. México. 2. Alexopoulos, C. J. 1979. Introduction to Mycology. De. John Wiley and Sons. USA. 3. ATLAS, R.M. 1988. Microbioly fundamentals and applications. ed. MacMillan Publishing Company. USA. 807 p. 4. Brock T.D., Smith, D.W. y Madigan, M.T. 1987. Microbiología. ed. Prentice-Hall. México. 906 p. 5. Carone, D.M. 1986. Micología. ed. Pueblo y Educación. México. 6. Carter G.R. M.M. Chengappa. 1998. Bacteriología y Micología Veterinaria. Aspectos esenciales. Ed. Manual Moderno S.A de C.V. 7. Frazier, W.C. y Westhoff, D.C. 1991. Microbiología de Alimentos. ed. Acribia, España. 522 p. 8. Freedman B.A. 1998. Microbiología de Burrows. Editorial Interamericana Mc Graw-Hill 9. I.P.N. 1991. Manual de prácticas de microbiología sanitaria. Departamento de microbiología de la ENCB. México. 250 p. 4 MICROBIOLOGIA
  • 5. 10. Jay, J. M. 1986. Modern Food Microbiology. Third edition. Van Nostrand Rewinhold Company, New York. 11. Koneman, Allen, Dowell, Sommers, Winn. Diagnostico Microbiológico. Texto y Atlas de color Editorial Medica Panamericana S.A 12. Lorraine, A.S. 1985. Principles of Microbiology. Times Mirror/Mosby. College Publishing. Canadá. 929 p. 13. Madigan, T.M. et. al 1998. Biología de los Microorganismos. 8a. Edición. Prentice Hall Iberia, Madrid, España. 14. Pelczar, M.J. Jr., Reid, R. y Chan. E.C.S. 1983. Microbiología. ed. Mc Graw Hill. México. 826 p. 15. Richards, B.N. 1987. The Microbiology of terrestrial ecosystems. ed. Logman. England. 399 p. 16. Sceley, H.W. and Van Demark, P.J. 1987. Microbes in action: a laboratory manual of microbiology. ed. W.H. Freeman Company. USA. 17. Villee, A.C. 1996. Biología. 8a. Edición. McGraw Hill Editores. México, DF. VINCULOS DE UTILIDAD: 1. http://web.uct.ac.za/microbiology/manual/MolBiolManual.htm 2. http://www-micro.msb.le.ac.uk/210/bs210.html 3. http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/101hmp g.html 4. http://www.umsl.edu/~microbes/links.html 5. http://www.bact.wisc.edu/microtextbook/ 5 MICROBIOLOGIA
  • 6. Unidad 1. Introducción a la microbiología 1.1. Antecedentes El conocimiento humano sobre los efectos producidos por los microorganismos ha estado presente incluso desde antes de tener conciencia de su existencia; debido a procesos de fermentación provocados por levaduras se puede hacer pan, bebidas alcohólicas y productos derivados de la leche. En la antigüedad la causa de las enfermedades era atribuida a castigos divinos, fuerzas sobrenaturales o factores físicos (La 6 MICROBIOLOGIA
  • 7. palabra malaria significa “mal aire”, se creía que era el aire viciado de los pantanos el que provocaba esta enfermedad). Durante este periodo previo al descubrimiento de los microorganismos, los naturalistas solo podían especular sobre el origen de las enfermedades. La microbiología es la ciencia encargada del estudio de los microorganismos, seres vivos pequeños (de mikros "pequeño", bios, "vida" y logos, "estudio"), también conocidos como microbios. Es la rama de la biología dedicada a estudiar los organismos que son solo visibles a través del microscopio (virus, procariontes y eucariontes simples). Son considerados microbios todos los seres vivos microscópicos consistentes en una sola célula, es decir unicelulares, así como aquellos que forman agregados celulares en los cuales todas las células son equivalentes (en los cuales no existe diferenciación celular). Los microorganismos pueden ser eucariotas (las células poseen núcleo), tales como los hongos y los protistas, o procariotas (células carentes de núcleo), como las bacterias y los virus (aunque los virus no son considerados seres vivos estrictamente hablando). Aunque los conocimientos microbiológicos de que se dispone en la actualidad son muy amplios, todavía es mucho lo que queda por conocer y constantemente se efectúan nuevos descubrimientos en este campo. Tanto es así que, según las estimaciones más habituales, sólo un 1% de los microbios existentes en la biosfera han sido estudiados hasta el momento. Por lo tanto, a pesar de que han pasado más de 300 años desde el descubrimiento de los microorganismos, la ciencia de la microbiología se halla todavía en su infancia en comparación con otras disciplinas biológicas tales como la zoología, la botánica o incluso la entomología. Al ser muchos de estos organismos patógenos, la microbiología se relaciona con ramas de la medicina como patología, inmunología y epidemiología. 1.2. Desarrollo histórico. En la historia evolutiva de la microbiología a permitido intervenir a varios científicos. La microbiología inicio cuando el hombre empezó a pulir el vidrio y a combinarla con el objeto de lograr amplificaciones de organismos muy pequeños (inicio con la aparición del microscopio). 7 MICROBIOLOGIA
  • 8. En el siglo XIII Roger Bacon, postulo que las enfermedades son causadas por seres invisibles. En 1658 un monje llamados Kircher, hizo referencia de gusanos invisibles que intervenían en la descomposición de cuerpos orgánicos, en la carne, en la leche y en exudados diarreicos. Fue el primero en determinar que las bacterias y otros miembros producen enfermedades. En 1655 descubrió la célula en un pedazo de corcho. De 1632 a1723 el holandés Antonio Van Leeuwenhock fue el primero en hacer descripciones y dibujos precisos de bacterias y protozoarios que fueron observados por el microscopio. Su descubrimiento no fue apreciado. Louis Paster. Descubrió la participación de los microorganismos en la fermentación para la elaboración de vinos y cervezas. Demostró mediante experimentos que las bacterias son la causa de algunas enfermedades. Junto con Robert Koch comprobaron que el carbunco en los animales era producido por una bacteria. En 1880 aisló el germen causante del cólera aviar (gallinas), desarrollando la bacteria en cultivo puro. Trabajo con la vacuna contra la hidrofobia o rabia, aislando el germen en cultivo puro. Robert Koch. Aisló las bacterias que causan el carbunco en bovinos y ovinos, descubriendo los bacilos en las puntas angulosas en la sangre. Fue la primera vez que se comprobó que una bacteria causa enfermedad en los animales. Con este antecedente estableció unos postulados: (postulado de Koch), que indican los siguientes. 1. El organismo específico debe siempre estar asociado a la enfermedad. 2. El organismo debe ser aislado y obtenido a cultivo puro en laboratorio. 3. El cultivo puro inoculado a un animal susceptible, produce la enfermedad. 4. Debe recuperarse en cultivo puro el organismo en el animal infectado experimentalmente. 8 MICROBIOLOGIA
  • 9. Aisló la bacteria que causa la tuberculosis. Estableció las reglas para indicar que las bacterias son las causantes de enfermedades. Observo que si se extiende las bacterias en una lamina de vidrio delgada agregándola colorantes se podrá observar mejor. En 1905 fue acreedor al premio novel por los descubrimientos realizados Con Louis Pasteur y Robert Koch se abrió una nueva era de conocimiento para la microbiología, a ellos asistieron varios científicos para ser asociados, para distribuir esos conocimientos en toda América y Europa. Joseph Lister en 1878 obtuvo por primera vez cultivos pares de bacterias por diluciones sereadas en medios lípidos. Busco una forma de apartar bacterias de las heridas y por las incisiones causadas por los cirujanos, utilizando el acido fenico y polvenizaciones de bicloruro de mercurio estableciendo la antiséptica quirúrgica y los principios de la técnica aséptica (sin intención) de hoy. Edwin Klebs y Frederick Leoffler descubrieron el bacilo de la difteria. Emil y Kitasado crearon la antitoxina para controlar el tétano, a demás de que ellos fueron seguidores de los descubrimientos de Pasteur y Koch que fueron aprovechados inmediatamente en el campo agropecuario y en la industria. A finales del siglo XIX el ruso Sergio winogradski, demostró que las bacterias adsorban nitrógeno de la atmósfera haciéndose indispensable para el alimento de las plantas y de los animales. En 1901 el microbiólogo holandés Beinbjerink descubrió el nitrógeno producida por las bacterias en el suelo. Indicando que éstas producen fertilidad en el suelo. El Danés Anes Emil Cristian Hansen, realizó estudios para uso industrial de las fermentaciones mediante el cultivo de bacterias en la producción de vinagre (acido acético). Conn, Cennicut y Weisman, en Alemania de 1890 a 1891 realizaron cultivos puros para la fabricación de mantequilla. 9 MICROBIOLOGIA
  • 10. En 1889 el austriaco Avamert, creó cultivo puro para la fabricación de queso. A final del siglo XIX Barril, descubrió la enfermedad del tizón en la pera. En 1915 Smith y Bunquet descubrieron que los insectos son portadores de enfermedades virosas de planta infectadas a planta sana. En el año de 1900 la microbiología causó gran importancia por que se le incluyó como una rama de la biología 1.3. Conceptos básicos Desde el punto de vista general la microbiología: es la ciencia que trata sobre el estudio de microorganismos o microbios, sus característica y su influencia con su habitad (tiende a modificar su habitad). En puntos de vista mas amplio la microbiología estudia a los microorganismos y sus actividades, las formas, estructuras, metabolismo, fisiología, reproducción y crecimiento, identificación, distribución en la naturaleza. Su relación con otros seres, sus efectos perjudiciales y benéficos en humanos en plantas y animales, así como las alteraciones físicas y químicas que provocan en su medio. La microbiología estudia a los seres unicelulares. Todos los organismos vivos unicelulares están compuestos química y biológicamente de una misma forma, poseen hidratos de carbono, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, están bien constituidos por el núcleo, membrana o pared celular. Todos los sistemas biológicos tienen en común las características de: 1. Capacidad de reproducirse. 2. Capacidad de asimilar e ingerir sustancias nutritivas y tienen la facultad de metabolizarla. Para producir energía y desarrollarse 3. Capacidad de excretar productos de desechos 4. Capacidad de reaccionar a los cambios de medio ambiente (irritabilidad). 10 MICROBIOLOGIA
  • 11. 5. La susceptibilidad a mutación. 1.4. Relación con otras ciencias La biología Es el estudio de los diversos organismos vivientes, en otras palabras es el estudio de la vida. Para su comprensión y entendimiento se divide en dos grandes partes: 1). Unidad taxonómica: Contempla la botánica, zoología, microbiología. Botánica. Estudia diversas especies de plantas, se dividen en criptógamas: No poseen semillas y se reproducen sexualmente. Las fanerógamas: Dan frutos y flores, se divide en: • Angiosperma. Tiene el ovulo dentro del fruto y se divide en monocotiledóneas, dicotiledóneas. • Gimnosperma. Tienen el ovulo fuera del fruto y el ovulo fuera del ovario. Zoología. Estudia las diversas especies de animales se divide en: • Invertebrados. No tienen huesos, y se dividen en invertebrados inferiores, son los que tienen mas células como; moluscos, lombrices, los invertebrados superiores son las que pueden tener algo de dureza, los artrópodos por ejemplo, chicharras, chapulines. • Vertebrados. Tienen huesos y se encuentran los cordados inferiores que pueden ser es la mobranquias (tiburón, pez, espora, mantaraya), y los cordados superiores como; anfibios, reptiles, aves, mamíferos. Microbiología. Ciencia que trata sobre el estudio de microbios o microorganismos: bacterias, hongos, virus, protozoarios, algas, nematodos. 11 MICROBIOLOGIA
  • 12. 2). Unidad básica: Corresponde al estudio de la interrelación de los diversos organismos y ciencias que la poseen. Organismos procarióticos y eucarióticas. 1). Los organismos procarióticos. Los constituyen las células incompletas, porque no tienen núcleo definido, el jugo nuclear esta en contacto directo con la membrana celular. 2). Organismos eucarióticos. Los constituyen las células completas. Están constituidas por organelos y microestructuras. Organeros. Tienen membrana propia y están en contacto directo con el citoplasma. Clasificación de los reinos para los seres vivos. Reino monera. Lo constituyen algunas bacterias y algas cianofitas, poseen células procarióticas. Reino protista. La conforman los protozoarios, algunas bacterias y algas (clorofíceas, rodofíceas, feofíceas). Están constituidas por células eucarióticas. Reino fungí. Lo integran los hongos, moho y levaduras. Poseen células eucarióticas. Reino vegetal. Integrado por planta criptógamas, fanerógamas, gimnosperma, angiosperma, monocotiledóneas, dicotiledóneas. Poseen células eucarióticas. Reino animal. Integrados por seres invertebrados y vertebrados poseen células eucarióticas. 1.5. Importancia de la microbiología. Los microbios son microorganismos ideales para investigación, porque utilizan menos espacios y tiempo para la observación y experimentación. Los microorganismos proporcionan conceptos básicos para la comprensión de la fisiología y genética y las reacciones físicas - químicas que son la base de la vida. 12 MICROBIOLOGIA
  • 13. Proporcionan conocimiento sobre la reproducción y desarrollo de organismos, en una bacteria por ejemplo: en 24 horas. Se conoce el proceso metabólico de los microorganismos, que es igual a los organismos superiores. Es importante porque se observan los diferentes cambios que se presentan por alterar el medio que nos rodea. Los microorganismos poseen potencialidades mayores que otros organismos, en el aspecto fisiológico y bioquímico. Con la microbiología se conocen y describen nuevos microbios útiles y perjudiciales. Con el conocimiento de la microbiología, para los microbios benéficos, se utilizan, en la industria, alimento, agricultura, medicina y en la ciencia en general. Con los nuevos conocimientos en la química, física, matemáticas (bioestadística o biometría, ingeniería genética) se podrá aportar mayores características de la microbiología. Los microbiólogos han hecho contribuciones fundamentales a la biología y medicina, especialmente en los campos de la bioquímia, genética y biología celular. Los microbios tienen muchas características que los hacen organismos modelo ideales: • Son pequeños, por lo que no consumen muchos recursos. • Algunos tienen tiempos de generación muy cortos (el tiempo necesario para la división de una célula baterial en dos en condiciones óptimas; ~30 minutos para E. coli, pero de 12 a 24 h para Mycobacterium tuberculosis). • Las células pueden sobrevivir fácilmente separadas de otras células. • Los eucariontes unicelulares se reproducen por división mitótica y los procariontes mediante fisión binaria. Esto permite la propagación de poblaciones clónicas genéticamente iguales. • Pueden permanecer congelados por grandes períodos de tiempo. Aún y cuando el 90% de las células mueran en el proceso de congelación, existen millones de células en cada mililitro de líquido cultural. La extensiva caracterización de microbios ha permitido que éstos sean usados en la industria como herramientas experimentales en diferentes ramas de la biología. 13 MICROBIOLOGIA
  • 14. 1.5.1. La distribución de los microorganismos en la naturaleza. Los microorganismos se encuentran en todas partes, son transportados por la corriente de aire desde la superficie de la tierra hasta el contacto con la atmósfera. Se localizan desde las partes mas profundas de los océanos hasta las partes más altas de las montañas. Se encuentran en los suelos fértiles (porque proporcionan nitrógeno (N) y transforman la materia orgánica). Son arrastrados por arroyos y ríos para ser depositados en algunos lugares como: lagos, lagunas, esteros. Se localizan en los desechos humanos, si estas son arrastrados por aguas se infectan y causan enfermedades. Abundan donde se encuentra mucho alimento, humedad y una temperatura propicia. Los microorganismos viven en las mismas condiciones ambientales que las personas por lo que estamos rodeados de microbios, por ejemplo en el aire, en el alimento, en la superficie de nuestros cuerpos, en las partes interna y orificios corporales, nariz, boca, esófago, oído, etc. Afortunadamente la gran mayoría de los microbios son inocuos para las partes sanas, a demás de poseer defensas contra ellos. 1.5.2. Campos de aplicación de la microbiología. Para su aplicación varios microbiólogos se especializan en cierto tipo de conocimiento específicos de microbios, existiendo: la bacteriología, la protozoología, la parasitología (estudio de los parásitos micro y macro, existentes), micología (trata el estudio de hongos, mohos y levaduras), la virologia, ficología (estudio de algas). Existen también otras disciplinas muchos más específicos como la genética bacteriana, la fisiología de las algas, la citología de los protozoarios. Hay muchos campos de aplicación de la microbiología tales como: la microbiología médica, industrial, de alimentos, de suelo, ambiental, acuática, agua, drenaje, aire, leche, de los insectos del espacio (exobiología) y los microorganismos y transformaciones bioquímicas 14 MICROBIOLOGIA
  • 15. Unidad 2. Métodos microbiológicos. 2.1. Medio de cultivo Material nutritivo en el que se pueden recuperar, multiplicar y aislar los microorganismos, así como efectuar pruebas de susceptibilidad. Generalmente se presentan desecados en forma de polvo fino o granular, pero también pueden presentarse hidratados y preparados. Por su tamaño de los microbios solo se pueden distinguir a través del microscopio. Por lo que no se puede estudiar una sola célula en forma aislada. Por esta razón se estudia en grupos constituyendo los cultivos. En esta forma se estudia millones de microbios. El cultivo de microorganismos. Es el procedimiento que promueve el crecimiento y desarrollo de microorganismos en el laboratorio, proporcionándoles las condiciones ambientales 15 MICROBIOLOGIA
  • 16. favorables como: nutrimentos, temperatura, pH y una a creación. Son también controlados otros factores como la concentración salina, presión osmática, la luz para organismos fotosintéticos. 2.1.1. Tipos de medios de cultivo Los tipos dependen de la cantidad, clase y lugar o medio donde se realicen los estudios de los microorganismos. 1. Cultivo axenico: Es aquel microorganismo, bacteria, hongo, alga, protozoo, etc., se cultiva en un medio libre, de otro tipo de microorganismo. 2. Cultivo Puro: Se realiza en microorganismos, protozoo, bacteria, hongo, que se cultivan en un medio artificial, y de laboratorio, obteniendo una generación en una sola célula para conservar sus características genéticas puras. Diferencias: En el cultivo axenico es un grupo de bacterias en cultivo, pero sin control, y en el cultivo puro, se lleva un control de reproducción para que conserve sus características genéticas puras. 3. Cultivos Mixtos: Se realiza cuando dos o mas especies de microorganismos, se desarrollan en su conjunto en un solo medio. Es común este tipo en la naturaleza. 2.1.2. Medios de cultivo Es el medio seleccionado para realizar una investigación dependiendo de la especie, en general, para establecer un medio o método de cultivo, se tienen las siguientes consideraciones: 1. Se puede levantar una cosecha de células que se tiene a la mano. 2. Determinar el tipo de organismo para investigación o realizar el cultivo. 3. Aislar un tipo de microorganismo de su fuente natural, para poder obtener lo anterior se requiere del medio de cultivo, como es el: a). Laboratorio: Es el espacio donde se realizan las actividades. 16 MICROBIOLOGIA
  • 17. b). Materiales de Laboratorio: Tubo de ensayo, matraces, capsula de petri, mechero de bunsen, etc. c). Sustancias: Productos químicos a utilizar, agar, agua deshidratada (purificada), reactivos (medir el PH), etc. e). Equipo: Estufas, autoclave, microscopios, balanzas, etc. 2.2. Preparación de medios de cultivo Para la preparación de los medios se debe tener a disposición la sustancia. Por ejemplo para el caso de bacterias en ocasiones se usa la leche entera semidescremada o descremada. Los materiales deben ser esterilizados a través de las autoclaves. Tener a disposición el agar (extracto polisacárido de las algas rojas rodofíceas es utilizado en microbiología como solidificante) o caldo nutritivo que será como base del medio para reproducción. Que se le agregará agua mediante se vaya requiriendo. Para la preparación de los medios de cultivo se debe de seguir los siguientes pasos: 1. Cada ingrediente, o el medio deshidratado completo se debe disolver en un volumen adecuado de agua destilada. 2. Se determinará el PH del medio y si es necesario se ajustara, el PH se determina por medio de indicadores o potenciómetro. Alcance del Indicador del PH Indicadores (Nombre común) Acido Neutro Alcalino ← → 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 Azul de Timol Azul de Bromotenol Rojo de Metilo Azul de Bromatimol Rojo de Fexiol Rojo de Cresol 17 MICROBIOLOGIA
  • 18. Fenolftaleína CAMBIO DE COLOR Acido Alcalino Rojo Amarillo Amarrillo Azul Rojo Amarrillo Amarrillo Azul Amarrillo Rojo Amarrillo Rojo Incoloro Rojo 3. El medio se pondrá en recipiente adecuado como tubos de ensayo, matraz, botellas, cuyas bocaduras se cerraran con tapones de algodón plásticos o cubiertas de metal. 4. Los medios se esterilizaran en autoclaves. 2.3. Técnicas de cultivo. 2.3.1. Métodos para aislar cultivos puros. 1). Siembra por estrías en placa y técnica de siembra por difusión en placa. En un asa bacteriológica, se pone una porción de la muestra a un medio de cultivo a base de agar, se siembra las bacterias por estrías o difusión.  Para realizar la siembra por lo general se utiliza una varilla de cristal estéril o el asa de platino, para dispersar la muestra.  Con la varilla se hace la dilución (adelgazamiento) de la muestra para que las bacterias queden separadas una de otras.  Cuando la muestra bacteriológica se distribuye uniformemente en el asa, es un tipo de siembra llamado difusión.  Cuando se ralla con la varita el medio de cultivo o el agar, es un tipo de siembra llamada por estrías. 18 MICROBIOLOGIA
  • 19.  El propósito de rayar el agar de la muestra es para separar los grupos de bacterias, y no lleguen a mezclarse. Cada grupo obtendrá descendencia exclusiva, el cual será un cultivo puro.  El cultivo o siembra por difusión las bacterias no quedan sobre puestas, por lo que su descendencia es única y será un cultivo puro. Diferencia: en el cultivo por estrías habrá descendencia en grupo; por difusión, se obtiene descendencia en forma individual o sola.  Es la técnica de siembra más común en los laboratorios por su bajo costo y sin mucho recurso material. 2.3.2. Siembra en tubo 2). Técnica de placa vertida. Esta técnica consiste en hacer la dilución de la muestra en tubos de ensayo con agar fundido y enfriado. Para hacer las diluciones se requieren de más de dos tubos, para obtener colonias aisladas. El medio de cultivo se mantiene en estado líquido a 45 °C para permitir la mayor reproducción y distribución de la muestra. Una vez hecha la mezcla se coloca en caja de petri y se incuban. Se procede aislar bacterias, que es el principal objetivo de esta técnica aislar tipos de bacterias en forma cuantitativa y cualitativa. 3).Técnica de enriquecimiento de cultivo. El objetivo de esta técnica es la de crear un tipo de ambiente adecuado para cierta bacteria u otros microorganismos para su proliferación. Este tipo de ambiente será adecuado para una determinada bacteria específica, pero no para cualquier otra o en su caso la bacteria no deseada pueda desarrollarse con certitud en relación a la bacteria deseada. Por ejemplo se desea la reproducción y desarrollo de la bacteria azotobacter que es la generadora de nitrógeno en el suelo. Se toma una muestra del suelo, al observarla se encontrará en esa muestra varios tipos de bacterias. Para proliferar a la azotobacter exclusivamente se criará un medio de cultivo exclusivo para la azotobacter con el fin que pueda ser la única de reproducirse y desarrollarse en ese medio. 4). Técnica de aislamiento de una sola célula 19 MICROBIOLOGIA
  • 20. Para obtener un solo microorganismo, para su estudio, se necesita de equipo especial como el micromanipulador (aparato que permite observar y manejar microorganismos muy pequeños). Este aparato permite al científico o investigador controlar los movimientos con una micropipeta o microcánula (agujas finas con canaletas). Al observando bacterias, si se desea investigar, a una en especial se utiliza la micropipeta para atrapar a la célula, a través de una cánula para ser depositada a un medio de cultivo. Esta técnica se utiliza en estudios especializados con operadores o investigadores especializados 2.4. Preparaciones para microscopia Un microscopio simple (de un lente o varios lentes), es un instrumento que amplifica una imagen y permite la observación de mayores detalles de los posibles a simple vista. El microscopio más simple es una lente de aumento o un par de anteojos. El poder de resolución del ojo humano es de 0,2 mm es decir que para ver dos objetos separados estos deben estar como mínimo a esa distancia. El poder de resolución del ojo humano es de 0,2 mm es decir que para ver dos objetos separados estos deben estar como mínimo a esa distancia. El microscopio aumenta la imagen hasta el nivel de la retina, para captar la información La resolución depende de la longitud de onda de la fuente luminosa, el espesor del espécimen, la calidad de la fijación y la intensidad de la coloración. Teóricamente la máxima resolución que se puede alcanzar es de 0,2 um dada por una luz con longitud de onda de 540 nm, la cual pasa por un filtro verde (muy sensible por el ojo humano) y con objetos condensadores adecuados. El ocular aumenta la imagen producida por el objetivo, pero no puede aumentar la resolución. Existen distintos microscopios ópticos generales y de investigación que se diferencian en factores tales como la longitud de onda de la iluminación del espécimen, la alteración física de la luz que incide en la muestra y procesos analíticos que se aplican a la imagen final 2.4.1. Tipos de microscopios 20 MICROBIOLOGIA
  • 21. Microscopio de campo claro – Es descendiente de los disponibles a partir de 1800 Compuestos por: Fuente luminosa que ilumina la muestra Condensador que enfoca los rayos de luz sobre la muestra Platina sobre la cual se coloca la muestra Objetivo que recibe la luz que atravesó la muestra Ocular que recibe directamente la imagen formada por el objetivo La muestra a observar debe ser fina para que pueda ser atravesada por la luz. Con este tipo de microscopio se deben utilizar métodos de tinción porque el campo claro de este no produce un nivel útil de contraste. Microscopio de contraste de fase – Permite observar células sin colorear y resulta especialmente útil para células vivas Este aprovecha las pequeñas diferencias de los índices de refracción en las distintas partes de una célula y en distintas partes de una muestra de tejido. La luz que pasa por regiones de mayor índice de refracción experimenta una deflexión y queda fuera de fase con respecto al haz principal de ondas de luz que pasaron la muestra. Aparea otras longitudes de onda fuera de fase por medio de una serie de anillos ópticos del objetivo y del condensador, anula la amplitud de la porción fuera de fase inicial del haz de luz y produce un contraste útil sobre la imagen. Las partes oscuras de la imagen corresponden a las porciones densas del espécimen; las partes claras de la imagen corresponden a porciones menos densas. Por lo tanto estos microscopios se utilizan para observar células vivas, tejidos vivos y cortes semifinos no coloreados. Dos modificaciones del microscopio de fase son el microscopio de interferencia y el microscopio de interferencia diferencial. Microscopio de campo oscuro – El objetivo recibe la luz dispersa o refractada por las estructuras del espécimen. Para lograrlo, el microscopio de campo oscuro está equipado con un condensador especial que ilumina la muestra con luz fuerte indirecta. En consecuencia el campo visual se observa como un fondo oscuro sobre el cual aparecen pequeñas 21 MICROBIOLOGIA
  • 22. partículas brillantes de la muestra que reflejan parte de la luz hacia el objetivo. El efecto es similar a las partículas de polvo que se ven en el haz de luz emanado de un proyector de diapositivas en una habitación oscura. La luz reflejada por las partículas de polvo llega hasta la retina del ojo y las hacen visibles. La resolución de este microscopio no puede ser mejor que la del microscopio de campo oscuro porque emplea la misma fuente de longitud de onda, sin embargo puede detectar partículas individuales más pequeñas en las imágenes de campo oscuro, debido al contraste creado. Es útil para observar autorradiografías, cristales en la orina y para detectar espiroquetas en particular el Treponema pallidum microorganismo causante de la sífilis. Microscopio de fluorescencia – Una molécula que fluorece emite luz de longitud de onda que se encuentra dentro del espectro visible, cuando es expuesta a una fuente de luz ultravioleta. Se usa para revelar moléculas fluorescentes naturales, como la vitamina A y algunos neurotransmisores. Al ser escasas las moléculas autofluorecentes su aplicación más difundida es para revelar una fluorescencia agregada, como en la detección de antígenos o anticuerpos en procedimientos de coloración inmunocitoquímica. También se puede inyectar moléculas fluorescentes específicas en un animal o directamente en células y usarlas como marcadores. Estos métodos sirvieron para estudiar uniones intercelulares, trayectorias de las fibras nerviosas en neurobiología y en detección de marcadores del crecimiento fluorescentes en tejidos mineralizados. Se insertan distintos filtros entre la fuente de luz ultravioleta y la muestra para producir luz monocromática o casi monocromática, o entre el espécimen y el objetivo permitiendo que la estrecha banda de longitudes de onda de fluorescencia llegue hasta el ojo o incida en una emulación fotográfica u otro procedimiento analítico. Microscopio de barrido confocal – Se usa para estudiar la estructura de los materiales biológicos. Emplea un sistema de iluminación con rayo láser que es muy convergente y, en consecuencia produce un punto de barrido muy poco profundo. La luz que emerge del punto es dirigida a un tubo fotomultiplicador, donde es analizada. Se utiliza un sistema de espejos para mover el rayo láser a través del espécimen, iluminando un solo punto por vez. Se registran los datos de 22 MICROBIOLOGIA
  • 23. cada punto de la muestra recorrida con este rayo móvil y se guardan en una computadora. Luego se puede llevar la imagen a un monitor de alta resolución. Este método tiene la ventaja de que se pueden tomar imágenes de la muestra en cortes muy finos. Las regiones fuera de foco se restan de la imagen mediante un programa para dar una definición máxima a la imagen Microscopio de polarización – Este microscopio es una simple modificación del microscopio óptico, contiene un filtro polarizante llamado polarizador entre la fuente de luz y la muestra y se ubica un segundo polarizador, denominado analizador entre el objetivo y el observador. Se puede rotar el polarizador y el analizador; la diferencia entre sus ángulos de rotación se usa para determinar el grado en que una estructura afecta el haz de luz polarizada. La capacidad que tiene un cristal o estructura cristalina de rotar el plano de la luz polarizada se denomina birrefringencia. Exhiben birrefringencia el músculo estriado o esquelético y las inclusiones cristaloides de las células intersticiales testiculares Microscopia electrónica. Dentro de los microscopios electrónicos tenemos el de barrido y el de transmisión. La ventaja de los microscopios electrónicos frente a los ópticos esta en que la longitud de onda del haz de luz es aproximadamente 1/200, lo cual aumenta la resolución. Microscopio electrónico de transmisión – La óptica es muy similar al óptico pero se diferencia en que usa un haz de electrones en vez de un haz de luz visible. Este microscopio se basa en los siguientes principios: - Una fuente, un filamento de tungsteno calentado que emite electrones (cátodo). - Un ánodo, hacia el cual son atraídos los electrones. - Una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo imparte un voltaje de aceleración entre 20.000 y 200.000 voltios a los electrones, que crea el haz. El haz pasa por una serie de electroimanes que tienen las mismas funciones que las lentes de vidrio de un microscopio óptico 23 MICROBIOLOGIA
  • 24. El haz que atraviesa la muestra se coloca en foco y se aumenta por medio de un objetivo y se aumenta aun más con una o más lentes proyectoras. La imagen final se visualiza sobre una planilla cubierta por fósforo. Las porciones de la muestra que han sido atravesadas por los electrones aparecen brillantes, las porciones que absorbieron o esparcieron los electrones por su densidad inherente o debido al agregado de metales pesados durante la preparación del espécimen aparecen oscuras. Se coloca una placa fotográfica o un detector de video por encima o por debajo de la pantalla del visor, con la finalidad de obtener un registro permanente de la imagen sobre la pantalla. Microscopio electrónico de barrido – Se asemeja más que al microscopio electrónico de transmisión a los tubos de televisión de donde deriva la microscopia electrónica. Para analizar la mayoría de los tejidos se deja la muestra, se deshidrata por desecación de punto crítico, se cubre con una película evaporada de oro-carbón, se monta en un taco de aluminio y se coloca en la cámara de muestras del microscopio. En los tejidos mineralizados es posible eliminar todos los tejidos blandos con una lejía y analizar las características estructurales del mineral. Se logra el barrido con el mismo tipo de rastreo que explora el haz de electrones a través de la superficie un tubo de televisión. Los electrones reflejados desde la superficie y los electrones forzados hacia el exterior de la superficie son captados por uno o más detectores y reprocesados para formar una imagen tridimensional en una televisión. Se pueden tomar fotografías para registrar los datos o la imagen en una cinta de video. Se pueden usar otros detectores para medir los rayos X emitidos desde la superficie, la catodoluminiscencia de las moléculas del tejido por debajo de la superficie y los electrones de Auger emitidos en la superficie. Muchos microscopios combinan las características de un microscopio electrónico de transmisión y de barrido, el cual permite microanálisis por rayos X con sonda electrónica. 2.5. Características para la identificación 2.5.1. Morfológicas Consiste en determinar forma, tamaño y color del microorganismo, en sí es la estructura externa. Para poder identificarlos se utilizan equipos como el microscopio. Por ser organismos unicelulares y su medida es en micras (µ). 24 MICROBIOLOGIA
  • 25. Algunas bacterias particularmente tienen forma de bacilos (bastones), en ocasiones esos bacilos se unen en cadena, como en el caso del carbunco. Las bacterias esféricas al unirse en dos forman el gonococo, al agruparse en mas de dos o tres se llaman estreptococos, la agrupación en forma de racimos de uva se les llama estafilococos. Las algas por lo general, particularmente son ovoides o esféricas, al agruparse forman cenobios que son laminosos, filamentosos o globulosos, son inmóviles. Los hongos están formados por un soma vegetativo. El soma del hongo se denomina micelio, y las bifurcaciones individuales y filamentosas del micelio en su conjunto forman hifas, estas contiene esporas, las hifas tienen forma de bifurcaciones y filamentos, las esporas comúnmente son esféricas. Los virus tiene formas y tamaños distintos, son muy pequeños, se miden por amstrong, por lo común son de forma de varilla rígida o filamentos, ondulados con dimensiones de 15 a 300 miliamstrong (como el mosaico del tabaco que es e mas pequeño). 2.5.2. Bioquímicas En ocasiones no basta identificar a un microbio por su estructura externa, para asegurar su identificación, se requiere de estudios mas profundos sobre toda su constitución química y la forma de transformación de alimento. Existen también organismos parecidos unos a otros que a través de las características metabólicas se llegan a identificar. Por ejemplo, la Escherichia coli, organismo natural y común en nuestro intestino, es confundido con la Salmonella Typha causante de la fiebre tifoidea, para poder diferenciarlos e identificarlos se realiza en cada uno de ellos, medios de cultivos, y así ver sus reacciones metabólicas de cada uno, que enzimas intervienen, cuales son los productos intermedios y en si la reacción final de cada célula. 2.5.3. Antigénicas El estudio de la composición antigénica de los microorganismos nos revela un aspecto especial de la 25 MICROBIOLOGIA
  • 26. composición química. La caracterización antigénica supone la inyección de microorganismos, o alguna parte del mismo, en un animal, con el fin de estudiar el suero sanguíneo de ese animal en busca de anticuerpos. Las reacciones antígeno – anticuerpo son muy específicas. Los microorganismos poseen muy deficientes clases de antígenos que por lo común se detectan con precisión extraordinaria. Unidad 3. Nomenclatura, taxonomía y características de los microorganismos 3.1. Virus 3.1.1. Propiedades generales Son organismos de grupo muy grandes heterogéneo. (diversos, o sea no tienen una característica igual para 26 MICROBIOLOGIA
  • 27. todos). Son agentes infecciosos, son parásitos de las células y viven intracelularmente. Son muy pequeños, se permiten atravesar todo tipo de poros, hasta los de porcelana. Se propagan en el interior de la células, producen una gran variedad de enfermedades en plantas y animales; en animales y hombres producen enfermedades como, gripe, sida, evoca, poliomielitis, hidrofobias y varios tipos de tumores, en plantas producen enfermedades como el enanismo, mosaico (la hoja tiende a ser dura con varios colores, brillo), enrizamiento, manchas anulares foliares (tienen en las hojas formas de anillo), tristeza. La cantidad de virus que se conocen en la actualidad sobrepasan el millón y se podría decir que cada mes se descubren más. Los virus producen enfermedades en las células alterando su metabolismo produciendo sustancias anormales, que va a influir en las funciones y vidas de las células. 3.1.2. Criterios de clasificación La mayoría de los nombres de los virus derivan de las características clínicas, patológicas y epidemiológicas asociadas con las infecciones virales. Como ejemplos podemos citar el virus de la dermatitis postular contagiosa que pertenece al grupo de los poxvirus, y el virus de la degeneración vascular del frijol grueso. Algunos virus han sido nombrados de acuerdo con la localidad geográfica donde fueron aislados por primera vez: el virus de Sendai. Otros virus llevan el nombre de sus descubridores: virus de Epstein-Barr. Algunos virus son conocidos solamente en la versión abreviada de su nombre original; así, reovirus corresponde a respiratory enteric orphan virus, y arbovirus corresponde a arthropod-borne virus. El método más extendido y aceptado para clasificar los virus agrupa a estos agentes de acuerdo con el tipo de hospedero que infectan: bacterias, hongos, plantas, invertebrados (particularmente insectos), animales, humanos. Los virus pueden ser subdivididos de acuerdo con un particular nivel de interés sobre los mismos. En años recientes el uso de un sistema taxonómico racional basado en principios de estructura y formación molecular 27 MICROBIOLOGIA
  • 28. ha sido promovido por el Comité Internacional de Taxonomía de los Virus; la figura XV1 es un esquema simplificado de este tipo de clasificación. Considerando lo anterior, podemos citar algunas de las múltiples definiciones de virus producidas a lo largo del tiempo. Por ejemplo, André Lwoff propuso en 1957 que un virus es: "una entidad estrictamente intracelular y potencialmente patógena que se caracteriza por tener una fase infecciosa, poseer solamente un tipo de ácido nucleico, multiplicarse en la misma forma que su material genético, incapaz de crecer o dividirse en forma binaria, carente de un sistema productor de energía metabólica". De acuerdo con esta definición, el virus es fundamentalmente de naturaleza no celular y es dependiente por completo del metabolismo de la célula hospedera, además de que en cierto estadio del ciclo replicativo el material viral se reduce exclusivamente al ácido nucleico. Otra definición muy conocida es la propuesta por Salvatore Luna en 1959: "los virus son elementos de material genético que pueden determinar en las células donde se reproducen la biosíntesis de un sistema que constituye un aparato específico para permitir la propia transferencia del virus hacia otras células". Los virus se han venido clasificando atendiendo al tipo de ácido nucleico que contienen, a las características de la envoltura del virión, cuando existe, a la posición taxonómica de sus huéspedes, a la patología que producen, etc. Dada su falta de autonomía para el desarrollo y su probable carácter polifilético, es muy difícil aplicarles de forma consistente los criterios de clasificación y nomenclatura que sirven tan bien para la clasificación de los organismos celulares, o 28 MICROBIOLOGIA
  • 29. verdaderos organismos. Combinando caracteres como los enumerados, y por ese orden de importancia, se han reconocido unos 30 grupos de virus internamente bien definidos. En este artículo consideraremos tres grupos según el tipo de células que infecten, y en cada grupo se citarán los ejemplos más destacados y sus otras características definitorias. Virus del Nilo oeste: produce enfermedades en aves y mamíferos, incluidos humanos. Se transmite a través de los mosquitos. El primer virus descrito fue el de la fiebre aftosa (Loeffler y Frosch, finales del siglo XIX). La mayoría de ellos tienen envoltura lipoproteica: Entre los virus con ARN monocatenario se pueden citar los de la rabia, el sarampión, la gripe y la rubéola. Los retrovirus contienen ARN monocatenario y la enzima transcriptasa inversa. Al infectar la célula, transcriben el ARN en una molécula de ADN bicatenario que se une al ADN celular. Pertenecen a este grupo el virus del SIDA y algunos virus oncogénicos. Entre los virus con ADN bicatenario se puede citar el grupo de los herpesvíridos como los del herpes, y de la hepatitis. Hay también virus de células animales icosaédricos sin envoltura lipoproteica: El virus de la polio humana tiene ARN monocatenario. La mayor parte de los reovirus (con ARN bicatenario) infectan células animales. Los virus que contienen ADN bicatenario suelen ser poco virulentos, como los adenovirus (de los resfriados) y los virus de las verrugas (papovirus). Virus que infectan bacterias Fueron descubiertos independientemente en 1915 y 1917 por Frederick Twort, bacteriólogo británico y Felix D'Herelle en Canadá. La mayoría son virus complejos y contienen ADN bicatenario; pertenecen al grupo de los myovíridos. Hay también bacteriófagos que no responden al tipo común, como los corticovíridos, icosaédricos, o los levivíridos, con ARN monocatenario, o los bacteriófagos con envoltura lipoproteica. 29 MICROBIOLOGIA
  • 30. Virus que infectan células vegetales Son los primeros que se descubrieron (virus del mosaico del tabaco, Ivanovski, 1892). La mayor parte de ellos contienen ARN monocatenario y cápsida helicoidal, y carecen de envoltura lipoproteica. El virus del mosaico del tabaco es un ejemplo. Algunos reovirus (virus con RNA bicatenario, icosaédricos y sin envoltura lipoproteica) producen tumores en las heridas de las plantas. En este grupo hay también virus con ADN y cápsida icosaédrica, como el del estriado del maíz o el del mosaico de la coliflor. Clasificaciones alternativas El esfuerzo por alcanzar una necesaria clasificación natural, ha producido distintos resultados, de los que consideramos aquí dos, la clasificación de Baltimore y la del International Committee for Taxonomy of Viruses (ICTV). Clasificación de Baltimore La clasificación de Baltimore distribuye los virus en siete grupos fundamentales basados en la base química del genoma: Grupo I: Virus ADN bicatenario (doble cadena). Los virus de ADN de dos cadenas entran en la célula (independientemente del mecanismo de infección) y las ARN polimerasas no distinguen el genoma celular del genoma vírico, forman ARNm, que se traduce en los ribosomas y da lugar a las proteínas de la cápsida, y a veces a enzimas replicativos. Son los virus más simples. Ejemplo: los fagos de la serie T par, fueron los primeros que se descubrieron. Grupo II: Virus ADN monocatenario (de carácter positivo). Su material genético es ADN de una cadena. Ya que es de polaridad positiva, necesita una cadena negativa para poder transcribir; así, al entrar a la célula la ADN polimerasa (enzima de reparación o alargamiento) hace un ADN bicatenario que sirve para sintetizar (a partir de la hebra negativa) un ARNm que lleva la información necesaria para fabricar capsómeros y enzimas replicativos. 30 MICROBIOLOGIA
  • 31. Grupo III: Virus ARN bicatenario. Son virus de ARN bicatenario. Llevan como parte del virión una transcriptasa viral que es una ARN polimerasa ARN dependiente que utiliza para, a partir de la hebra negativa del ARN bicatenario, fabricar el ARNm. Además de ser una enzima es una proteína estructural, ya que forma parte de la cápsida, por ello sólo se replica si a la célula entra la cápsida junto al genoma vírico. Grupo IV: Virus ARN monocatenario positivo. Son virus de ARN monocatenario cuyo genoma tiene naturaleza de ARNm. Son virus simples. Grupo V: Virus ARN monocatenario negativo. Son virus de ARN monocatenario con polaridad de antimensajero. Poseen una ARN polimerasa dependiente de ARN de una cadena. Así, dentro de la célula infectada forman el ARN complementario a su genoma y que actúa de ARNm. Grupo VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito. Son virus de ARN cuyo genoma podría actuar como mensajero pero “in vivo” no lo hace. Poseen una transcriptasa inversa que de un genoma ARN transcribe una molécula de ADN, primero de una cadena y luego de dos. Posteriormente y usando los enzimas celulares se elabora un mensajero. Estos virus son capaces de alcanzar el núcleo de las células, se insertan a los cromosomas de las células que infectan, son los retrovirus Grupo VII: Virus ADN bicatenario retrotranscrito. Es el grupo más recientemente descubierto y descrito. Tiene un genoma de ADN bicateario, que se expresa formando un mensajero, que se traduce como el grupo I. No obstante, en el momento de la encapsidación, es el mensajero el que se encapsida. Éste, por retrotranscripción a partir de una Transcriptasa inversa, en el interior del virión, forma de nuevo una molécula de ADN, primero mono y después dicatenaria, que se convierte en el genoma del virus. Son ejemplos claros de estas rarezas, las familias Herpesviridae y Caulimoviridae. Clasificación del ICTV 31 MICROBIOLOGIA
  • 32. El ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses) intenta conseguir una clasificación universal que pueda funcionar como el necesario estándar de clasificación de los virus, regulando la descripción formal de las nuevas cepas y ordenando su ubicación dentro del esquema clasificatorio. Intenta que las reglas de nomenclatura y clasificación se asemejen lo más posible al estándar tradicional de la clasificación de los organismos utilizando algunas de sus categorías, sufijos que indican el rango taxonómico y aplicando cursiva a los nombres de los taxones: Orden (-virales) Familia (-viridae) Subfamilia (-virinae) Género (-virus) Especie (-virus) Los nombres de los taxones de categoría superior se escriben en cursiva, como en el Código Internacional de Nomenclatura Botánica (pero no en el Zoológico). Los nombres de especie siguen una regla sistemática, nombrándose en la lengua vernácula con el nombre de la enfermedad y la palabra que significa virus. Por ejemplo, virus de la inmunodeficiencia humana. El reconocimiento de órdenes se ha producido tardíamente y se usan con parsimonia, habiéndose designado hasta ahora sólo tres, de manera que la mayoría de las 80 familias todavía no han sido adscritas a ninguno. La lista de ICTV contiene unas 4.000 especies. 3.1.3. Nomenclatura y taxonomía La séptima comunicación del International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) describe estos organismos como biosistemas elementales que poseen algunas de las propiedades de los seres vivos (genoma) y que se adaptan a las condiciones del ambiente. Los virus pertenecen a la biología porque tienen genes, se replican, evolucionan y se adaptan a los huéspedes y distintos nichos ecológicos. Virus es un término general que denota varias propiedades relacionadas (huésped, vector, capacidad infecciosa). Estas características -propiedades emergentes- son típicas del biosistema viral en conjunto y no están presentes en los elementos constitutivos individuales. Cuando un virus inicia el ciclo de vida adopta diversas formas y estadios, por ejemplo como ácido nucleico en replicación en la célula huésped o en el vector. Un estadio en este ciclo es la partícula viral o virión 32 MICROBIOLOGIA
  • 33. que se caracteriza por propiedades intrínsecas como tamaño, masa, composición química, secuencia de nucléotidos en el genoma y secuencia de aminoácidos en las subunidades proteicas. Los viriones pueden ser completamente descritos según sus propiedades físicas y químicas intrínsecas, pero la definición no se vincula con las propiedades que pertenecen al virus. Nomenclatura binaria propuesta para especies de virus. Abreviaturas de los nombres de virus Durante años los grupos que estudian virus de plantas utilizaron un sistema de dos nombres no oficial para referirse a la especie viral. Según este sistema, la palabra virus que aparece en cursiva al final del nombre oficial de la especie se reemplaza por el nombre de género que también finaliza en virus. De esta forma Bluetongue virus se transforma en Bluetongue orbivirus y Measles virus en Measles morbillivirus. La ventaja de este modelo de denominación es que la inclusión de un nombre de género en el nombre de la especie indica la relación existente con otros virus y, por lo tanto, brinda información adicional acerca de las propiedades de los miembros de las especies. Debido a que este modelo parece ser preferido por una amplia mayoría de virólogos, el ICTV decidirá si deben introducirse los nombres binarios de especies de virus 3.1.4. Estructura Externa: Los virus tienen una variedad de forma y tamaño, pero por lo general son en forma de varilla rígida, filamentos ondulados, esféricas o de bacilos. En el saso de varilla rígida la tiene el parasito de mosaico de tabaco y llegan a medir de 15 x 300 nm (nanómetro) hasta los 200 nm. Las de formas de bacilos, casos del enanismo amarillo de la papas, llegan a medir de 75 x 350 nm. Los esféricos, caso de necrosis del tabaco, llegan a tener un diámetro de 75 nm, algunos tumores de heridas, tienen hasta 60 nm de diámetro. Interna: 33 MICROBIOLOGIA
  • 34. Un virus por lo menos debe tener en su constitución química en acido nucleico, que le da su capacidad infectante y tiene proteína que le da especifidad. El acido nucleico lo tiene en proporción de 5 a 40 % en su constitución corporal y de proteínas de 95 a 60%. El acido nucleico está cubierta por una membrana CAPSIDA, constituidos por subunidades de proteínas llamadas CAPSOMEROS. La partícula viral de un virus se llama virion y las partes completas del virus o unidades completas se llama viriones, los viriones tienen lípidos y lipoproteínas. Los ácidos nucleico y proteínas tienen residuos de carbohidratos, lípidos, metales, algunos contiene vitaminas. Los virus se diferencian por su contenido de DNA o RNA. Un virion contiene 4 posibles asidos nucleicos, se ha visto que los virus de las plantas, contienen solo RNA de una o doble cadena. Los virus en animales contienen en todos los tipos de acido nucleico excepto DNA de doble cadena. Además de la estructura de cada nucleico, en la partícula viral es lineal o particular. Estructura de un virus 3.1.5. Reproducción 34 MICROBIOLOGIA
  • 35. Los virus no son células, no constan de ellas, son parásitos de células y producen una infinidad de enfermedades en seres vivientes. Los virus no se dividen ni producen una estructura reproductora especializada, pero si inducen a las células hospederas a producir más virus Los virus se producen dentro de las células animal y vegetal, así como de otros seres; no tienen capacidad de metabolismo, tampoco movilidad dependiente. Se reproducen por replicación, en donde sus dos partes constitutivas los ácidos nucleicos y proteínas se incrementan dentro de las células huésped, cuando la célula se infecta con el acido nucleico, se sintetiza partículas virales completas. Existen varios tipos de virus en la naturaleza, con estructuras complejas diferentes, y que utilizan varios lugares para la reproducción, algunos lo realizan en el citoplasma, otros en el núcleo, por lo tanto hay diferentes lugares para la replicación de virus. Reproducción de un virus 3.1.6. Importancia Los virus han representado históricamente un problema muy grave para la salud de los humanos. Después del reconocimiento de estos agentes como causantes de enfermedad, la virología ha evolucionado muy rápido, incluso los virus fueron de los primeros modelos para el estudio del funcionamiento del genoma, conocimiento indispensable hoy en día para el trabajo de investigación en ciencias biológicas. 35 MICROBIOLOGIA
  • 36. En general, la palabra virus inmediatamente refiere a enfermedad, y no es para menos: en 1918 una pandemia de gripe (influenza) ocasionó la muerte de más de 30 millones de personas alrededor del mundo, posteriormente este virus ha ocasionado epidemias de menor intensidad pero igualmente temidas. Entre 1957 y 1986 se estima que, sólo en Estados Unidos, los virus de la influenza ocasionaron más de 10 000 muertes. La fama de los virus es merecida en el caso del SIDA por ejemplo, actualmente una de las causas más importantes de mortalidad en el mundo, o bien, en el caso de la viruela, que en el pasado provocó miles de muertes. Los casos más recientes de enfermedades altamente contagiosas son los hemorrágicos y letales filovirus (Marburg y Ébola) y, por supuesto, el síndrome respiratorio agudo severo (SARS, por sus siglas en inglés). En el último cuarto del siglo XX, los virus cobraron una importancia médica inusitada por la aparición de enfermedades hasta entonces desconocidas como las anteriormente mencionadas, así como el resurgimiento con mayor virulencia de enfermedades ya conocidas, como el sarampión, el dengue o la influenza. En 1999 hubo una gran epidemia en Europa ocasionada por el virus de la influenza que ocasionó la hospitalización de miles de personas y la muerte de varias decenas de ellas; dos años antes, en Hong Kong se tuvieron que sacrificar casi diez millones de pollos por una epidemia de influenza aviar que ya amenazaba con expandirse a regiones vecinas. Durante esta última también se registraron muertes entre personas que tuvieron contacto con los animales infectados. En los últimos años se detectaron algunos virus nuevos, como el de Hendra y el de Nipah (ambos en Malasia, 1998), los cuales inicialmente ocasionaron problemas en ganado equino y porcino respectivamente. Sin embargo, personas que tuvieron contacto con los animales enfermos también fueron infectados, algunas de ellas incluso murieron. Estos casos hacen destacar la importancia del estudio de los virus que infectan animales, no sólo por cuestiones ecológicas o comerciales, sino también por su influencia sobre la salud humana. La otra cara de los virus El surgimiento y resurgimiento de los virus se deben en parte 36 MICROBIOLOGIA
  • 37. a su relativo bajo nivel de complejidad, por lo que pequeños cambios en su información genética ocasionan grandes cambios en su estructura y funcionamiento general, lo cual permite evadir la respuesta inmunológica de los organismos, variar sus comportamientos dentro de las células hospederas y perder su sensibilidad a tratamientos comunes para esas enfermedades. Un caso típico son los virus de la inmunodeficiencia humana (causantes de SIDA) cuyos tratamientos son generalmente limitados porque los virus que infectan al paciente son sustancialmente diferentes de los que evolucionan en su organismo en un determinado intervalo de tiempo. Esta variabilidad de los virus, sin embargo, aparte de causarnos los problemas mencionados, se convierte en una herramienta muy útil en el estudio de la evolución de los organismos en el nivel molecular. El estudio de la variabilidad de los virus ha producido conocimientos en el ámbito de la evolución, lo cual puede ser aplicado hasta cierto punto y en diferentes formas a la generalidad de la biología. Actualmente se considera a los virus no sólo como causantes de enfermedades sino también como agentes muy importantes que colaboran en el mantenimiento del equilibrio ecológico. Los virus, además de producir la disminución de poblaciones animales o vegetales en un determinado hábitat, sirven como mediadores en el intercambio genético entre individuos de una misma o de diferentes especies, cooperando en la variabilidad de los organismos que son susceptibles de ser infectados. Este fenómeno ha sido bastante estudiado en las bacterias que pueden ser infectadas por los virus denominados bacteriófagos (o simplemente fagos) y de esta manera poder intercambiar información entre unas cepas bacterianas y otras, los fagos pueden contener información útil para que la célula bacteriana realice ciertas funciones que en otras condiciones no podría realizar. En los animales, de modo análogo, los retrovirus y los adenovirus, entre otros, pueden introducir información nueva a la célula infectada y posteriormente llevarse información a una célula diferente logrando así una comunicación genética entre diferentes poblaciones celulares o individuos. De esta manera, algunas especies de virus revisten hoy una importancia clave en la medicina porque pueden servir como 37 MICROBIOLOGIA
  • 38. vehículo para introducir información a células con algún defecto genético o adquirido que les permita alcanzar un funcionamiento normal. Esta área de la biomedicina es actualmente una de las más apoyadas ya que representa una esperanza en la cura de enfermedades genéticas como la fibrosis quística y el cáncer. Es imposible dejar de ver a los virus como peligrosos agentes causales de enfermedad, pero a esto hay que agregar, por una lado, que también contribuyen al mantenimiento del equilibrio ecológico y, por otro, que en pocos años pueden ser de gran utilidad en el tratamiento de muchos problemas que aquejan a los humanos, incluyendo las enfermedades causadas por los virus mismos. 3.2. Bacterias 3.2.1. Propiedades generales Las bacterias son organismos microscópicos, se conocen aproximadamente 1600 especies. La mayoría son organismos estrictamente saprofitos, no causan daño al hombre, animales y plantas. También existen bacterias parásitos nocivas que producen enfermedades, en el hombre: tétano, cólera, gonorrea, tuberculosis, neumonía, fiebre tifoidea; en los animales: el carbunco, ántrax y brucelosis; en las plantas se producen enfermedades en los géneros: agrobacterium, erwinia (producen el tizón del fuego), seudomonas, xanthomonas y la streptomyces. Las bacterias de acuerdo a su constitución, algunos organismos son procarióticos y eucariótico. En ocasiones se juntan para formar colonias. Tiene variadas formas: * En dos baterías se llaman diptococos * Cundo son 4 se llaman tetrámeras * De tres a más se llaman estreptococo En forma de racimos de uvas estafilococos y cuando se forman en un plano ovoide se llama sarcinas. 3.2.2. Criterios de clasificación La identificación de las bacterias es tanto más precisa cuanto mayor es el número de criterios utilizados. Esta identificación 38 MICROBIOLOGIA
  • 39. se realiza a base de modelos, agrupados en familias y especies en la clasificación bacteriológica. Las bacterias se reúnen en 11 órdenes. Las eubacteriales, esféricas o bacilares, que comprenden casi todas las bacterias patógenas y las formas fotótrofas. Las pseudomonadales, orden dividido en 10 familias entre las que cabe citar las Pseudomonae y las Spirillacae. Las espiroquetales (treponemas, leptospiras) Las actinomicetales (micobacterias, actinomicetes). Las rickettsiales Las micoplasmales Las clamidobacteriales Las hifomicrobiales Las beggiatoales Las cariofanales Las mixobacteriales Relaciones entre la bacteria y su huésped Ciertas bacterias viven independientes e otros seres vivos. Otras son parásitas. Pueden vivir en simbiosis con su huésped ayudándose mutuamente o como comensales (sin beneficio). Pueden ser patógenas, es decir, vivir de su huésped. La virulencia es la aptitud de un microorganismo para multiplicarse en los tejidos de su huésped (creando en ellos alteraciones). Esta virulencia puede estar atenuada (base del principio de la vacunación) o exaltada (paso de un sujeto a otro). La virulencia puede ser fijada por liofilización. Parece ser función del huésped (terreno) y del entorno (condiciones climáticas). La puerta de entrada de la infección tiene igualmente un papel considerable en la virulencia del germen. El poder patógeno es la capacidad de un germen de implantarse en un huésped y de crear en él trastornos. Está ligada a dos causas: La producción de lesiones en los tejidos mediante constituyentes de la bacteria, como pueden ser enzimas que ella excreta y que atacan tejidos vecinos o productos tóxicos provenientes del metabolismo bacteriano La producción de toxinas. Se puede tratar de toxinas proteicas (exotoxinas excretadas por la bacteria, transportadas a través de la sangre y que actúan a distancia sobre órganos sensibles) o de toxinas glucoproteicas (endotoxinas), estas 39 MICROBIOLOGIA
  • 40. últimas actuando únicamente en el momento de la destrucción de la bacteria y pudiendo ser responsables de choques infecciosos en el curso de septicemias provocadas por gérmenes gramnegativos en el momento en que la toxina es brutalmente liberada A estas agresiones microbianas, el organismo opone reacciones defensivas ligadas a procesos de inmunidad, mientras que el conflicto huésped-bacteria se traduce por manifestaciones clínicas y biológicas de la enfermedad infecciosa 3.2.3. Nomenclatura y taxonomía Los procariotas son las células vivas más sencillas. Las procariotas constituyen el reino Monera. A los miembros reino Monera se les llama moneras. Las moneras están divididas en grupos principales: las bacterias azul-verdoso (llamadas antes algas: verdosas) y las demás bacterias. Las moneras existen como células individuales o como colonias. La colonia es un grupo de células parecidas que están pegadas unas a otra. Las bacterias incluyen muchas formas diferentes, la mayoría de las cuales son heterótrofas. Las bacterias son las moneras más numerosas, ellas pertenecen al fílum Schizomycetes Schizo (significa "partido") porque se refiere al proceso de división sencilla mediante el cual se multiplican. El sufijo mycete quiere decir "hongo", un término que viene de cuando las bacterias y los hongos pertenecían al mismo grupo. Casi siempre, la gente piensa en las bacterias como “gérmenes” que producen enfermedades. Esta creencia no es totalmente correcta. Las más de 1500 especies de bacterias, sólo unas 250 causan enfermedades. Las actividades de la mayoría de las bacterias son útiles y necesarias, la gente ha utilizado muchas bacterias en la producción de alimentos y medicinas. 3.2.4. Estructura Las bacterias pueden tener forma de vacilo, filamentosas, esteritas en forma de camas, elipsoidales, espirales. Los bacilos en su etapa joven son cilíndricos y pueden llegar a medir. 0.6 a 3.5 milimicra de longitud, y un diámetro de 0.5 a 40 MICROBIOLOGIA
  • 41. 1.0 milimicra. Las bacterias en cultivos viejos, los filamentos son más grandes. Las bacterias están cubiertas por un material viscoso y gomoso llamada capa mucilaginosa (forma de baba); o puede también estar cubierta por una capa dura llamada cápsula. Algunas bacterias poseen un solo flagelo, y otros, dos o hasta un ramillete. El color de las bacterias pueden ser blanquizcos, blancos amarillentos, (cuando están en grupos) o translucidos. Las bacterias al formar colonias, estas presentan características morfológicas diferentes, varían en forma, tamaño, color, elevación, en bordes. Forma: Pueden ser circulares, ovoides e irregulares. Tamaño. Varían desde milímetro hasta centímetros. Color: Blanquizco, amarillento, negrusco y grisáceo. Elevación: Varían según su posición Bordes: Pueden ser rugosos, lisos, angulares, globulares. La célula bacteriana puede estar constituida por un capa mucilaginosas capsula, flagelos, pared o membrana celular citoplasma. Posen también encimas digestivas para nutrición y secreción o excreción. Las bacterias parasitas de plantas posen cloroplasto Todas las bacterias poseen o están constituidas por productos orgánicos; carbohidratos lípidos, proteínas, encimas, vitaminas, ácidos nucleicos. Contienen también sales minerales y sobre todo mucha agua 41 MICROBIOLOGIA
  • 42. Estructura de una bacteria 3.2.5. Reproducción Las bacterias, realizan la reproducción asexual conocida como fusión binaria. Esta se realiza, por la invasión de la membrana citoplásmica hacia el centro de las células, formando un tabique membranoso transversal que divide a la bacteria en dos partes. Durante este proceso, se sintetizan o secretan dos capas de material de la pared celular, entre las dos capas de la membrana. Cuando se concluye la formación de las paredes celulares, las dos capas se separan dando como resultado a dos células hijas. Mientras la pared celular y el citoplasma están sufriendo fisión el material se organiza formando cromosomas, las cuales se autoduplican distribuyéndose en partes iguales en las dos células formadas. Las bacterias se reproducen a una velocidad muy rápida en condiciones favorables, las bacterias pueden dividirse cada 20 minutos, de aquí se duplica en 4, 8, 16 etc. A esta velocidad, una sola bacteria puede reproducir un millón de bacterias en 10 horas. Pero debido a la reducción de alimentos, espacio, a las condiciones desfavorables, la reproducción tiende a disminuir o hasta cesar. Pero en si, las bacterias alcanzan cantidades numerosas en corto tiempo, y efectúan cambios químicos en el medio que lo rodea. Estos cambios permiten alterar a la naturaleza, produciendo enfermedades, realizando descomposiciones de alimentos, en las industrias, realizan la fermentación y pudrición de desperdicios orgánicos. 42 MICROBIOLOGIA
  • 43. Reproducción de una bacteria 3.2.6. Importancia Existen bacterias en todos los sitios. Hemos visto el interés de su estudio para la comprensión de la fisiológica celular, de la síntesis de proteínas y de la genética. Aunque las bacterias patógenas parecen ser las más preocupantes, su importancia en la naturaleza es ciertamente menor. El papel de las bacterias no patógenas es fundamental. Intervienen en el ciclo del nitrógeno y del carbono, así como en los metabolismos del azufre, del fósforo y del hierro. Las bacterias de los suelos y del las aguas son indispensables para el equilibrio biológico Por último, las bacterias pueden ser utilizadas en las industrias alimenticias y químicas: intervienen en la síntesis de vitaminas y de antibióticos Las bacterias tienen, por lo tanto, un papel fundamental en los fenómenos de la vida, y todas las áreas de la biología han podido ser mejor comprendidas gracias a su estudio 3.3. Algas 3.3.1. Propiedades generales En la naturaleza se localizan miles de tipos de algas. Abundan en lugares húmedos, aguas de océanos, lagunas, lagos, ríos. También se localizan en troncos paredes, rocas, piedras, 43 MICROBIOLOGIA
  • 44. cortezas de árboles. Las algas sobre viven en un medio donde haya suficiente luz, humedad y suficientes alimentos simples. Las algas de vida acuática, viven en las partes de aguas profundas formando el plancton, que sirve de alimentos a algunos organismos (peces) incluyendo a las ballenas. Algunas especies se desarrollan en lugares elevados, sobre hielo, sobre el pico de montañas. Se desarrollan en aguas termales muy calidas que alcanzan hasta los 90 ºC, aunque su temperatura adecuada para estos lugares son de 50 a 54 ºC Las algas están adecuadas para la concentración de sales de mares, se ajustan a la desecación por periodos prolongados en tiempos críticos. En el hemisferio norte, se localizan algas en aguas a una profundidad no mayor de 50 a 60 metros, pero en lugares tropicales o calidos, con aguas cristalinas, se localizan a una profundidad de hasta 150 metros. Las algas que crecen sobre troncos, rocas y cortezas de árboles, al degradarse se descomponen químicamente y forma suelo fértil, es decir las algas son formadores de suelo orgánico. En algunos lugares como los balnearios, las algas crecen con exceso, que producen olores y sabores indeseables, no permiten la disolución del oxigeno y también obstaculizan la fotosíntesis de otras plantas que se localizan en las partes profundas del agua. Algunas algas son endofiticas, porque viven sobre protozoarios, sobre las hiedras, corales, esponjas. 3.3.2. Criterios de clasificación Las algas se pueden dividir en 8 subdivisiones que son las siguientes: 1. Cianófitos - Se trata de organismos unicelulares carentes de un núcleo verdadero y de plastidios, que se multiplican por división transversal. La mayoría de estas especies vive en el agua aunque algunas de estas tienen la habilidad de vivir en la tierra porque pueden fijar el nitrógeno atmosférico a ellas. 44 MICROBIOLOGIA
  • 45. 2. Euglenófitos - Son algas de estructura muy sencilla cuya característica mas distintiva es la presencia de una mancha de pigmento fotosensible. Estas disponen de uno o de dos flagelos lo cual les permite cambiar su forma y estas se multiplican por división longitudinal. 3. Pirrófitos - Son algas en su mayoría unicelulares que tienen dos flagelos de longitud distinta. La célula se encuentra desnuda o va provista de una cubierta más o menos dura. Al igual que los Euglenófitos tienen un ocelo que junto con su forma de vida parasitaria o depredativa (en algunos casos) posibilita que en el pasado se les tomara como organismos animales. Esta especie también es marina excepto por algunas que son terrestres. a- Un ejemplo es: Noctuluca miliaris. 4. Crisófitos - Conocidos como algas amarillas, son organismos unicelulares o pluricelulares que se reúnen en colonias. Su principal característica es la presencia de cromatoforos con pigmentos de color amarillo que les confiere un aspecto dorado. Son de morfologías variable con flagelos y sin ellos y en algunos casos se mueven por rizópodos. Siempre se reproducen por reproducción vegetativa. 5. Clorófitas - Las clorófitas o algas verdes son en su mayoría de colores verdes, unicelulares o pluricelulares y de formas muy variables. La mayoría de las especies microscópicas son propias de agua dulce, aunque hay numerosos grupos marinos que alcanzan cierto tamaño, como la conocida lechuga de mar. Se multiplican por división celular, o sexualmente, o por la fusión de dos gametos de tamaños diferentes. Este grupo de algas se halla muy extendido en la naturaleza, ya que algunas de estas le dan color a los estanques o cubren la cubierta de los árboles. Esta especie se mantiene en grupos como muchas de las especies de la costa marina. 6. Carófitos - Son algas muy complejas cuya estructura se parece a veces a la de las fanerógamas. De color verde en su mayoría, son frecuentes en las orillas de los ríos y lagos y muy pocas especies están en la vida marina. Estas se reproducen sexualmente o por vía vegetativa. 7. Feófitos - Son algas que alcanzan mayor tamaño (hasta 100m). Aunque poseen clorofila los pigmentos marrones las esconden, por lo que presentan coloración marrón o parda. 45 MICROBIOLOGIA
  • 46. Estas algas son típicas del agua salada pero muy pocas de ellas viven en agua dulce. 8. Rodófitas - A estas algas se le conoce como alga roja, comprenden especies típicas de aguas marinas de grandes profundidades en zonas donde otras especies no pueden sobrevivir por la falta de la luz. Son de color rojo aunque poseen así mismo clorofila. Se reproducen sexualmente y asexualmente y poseen complicados ciclos de alternancia de generaciones. 3.3.3. Nomenclatura y taxonomía La diversidad de seres vivos estudiados por la Botánica abarca desde las formas más simples unicelulares hasta los vegetales con flores con estructuras morfológicas más elaboradas, conectados por formas intermedias, que evidencian la evolución de la vida vegetal desde el medio acuático hasta la colonización del medio terrestre, no implicando este proceso la desaparición de las formas ya establecidas, sino una mayor adaptación a ocupar nuevos medios. La tendencia en esta evolución ha sido el paso: Poiquilohidria: Ausencia de regulación del contenido hídrico, dependencia directa del agua y desecación del vegetal en ausencia de ésta. Homeohidria: Regulación del contenido hídrico y minimización los efectos de la desecación. El mundo vegetal se separa en tres niveles morfológicos de organización según el grado de complejidad: PROT”FITOS TAL”FITOS CORM”FITOS Unicelulares o Pluricelulares, Pluricelulares, agregados, poiquilohidros, con homeohidros, con poliquilohidros, sin especialización especialización entre especialización entre las células las células y aparición entre las células (talo) de tejidos (cormo) Protófitos: 46 MICROBIOLOGIA
  • 47. Incluyen los procariotas, muchas algas, y algunos hongos. Se puede alcanzar un elevado grado de especialización en los orgánulos citoplasmáticos. Básicamente son unicelulares pero también aparecen agregados simples de células. Tendencias evolutivas: - Movilidad, por la presencia de flagelos se pasa de formas inmóviles (cocales) a formas móviles (monadales) - Polaridad, por la distribución de orgánulos citoplásmicos - Aumento de tamaño - Retención de las células hijas formando agregados irregulares o con forma definida Los agregados de células pueden ser de tres tipos: Cenobios, todas las células descienden de una misma célula madre, puede aparecer un cierta especialización del trabajo de algunas células o incluso una polaridad, pero la duración de estas agrupaciones es sólo de una generación. Colonias, todas las células descienden de una misma célula madre, también puede haber cierta especialización y polaridad, pero la agrupación es más permanente y se suceden las generaciones. Consorcios de agregación, hay una reunión de células que al principio estaban separadas y eran independientes, en general en un número determinado Talófitos Incluye a la mayor parte de las algas, los hongos, y los líquenes. Son vegetales que presentan talo, esto es, un cuerpo vegetativo pluricelular sin vascularización (haces vasculares). Todas las células proceden de una célula madre y quedan unidas por existencia de una pared celular, celulosa o quitina. En general aparece una cierta especialización en funciones vegetativas y funciones reproductivas. Los talos experimentan crecimiento, reproducción y muerte, el mantenimiento se consigue a través de las células reproductoras. 47 MICROBIOLOGIA
  • 48. En los talófitos más complejos pueden aparecer estructuras similares (análogos) a las del cormo (raíz, tallo y hojas), pero estructuralmente diferentes (rizoides, cauloides y filoides), resultado de fenómenos de convergencia evolutiva. El desarrollo del talo a partir de la célula inicial puede ser básicamente de dos tipos: Haplóstico, divisiones sólo transversales, se origina un filamento de una fila de células. Polístico, divisiones transversales y longitudinales, se origina un filamento de varias filas de células. Una mayor complejidad en el talo se consigue por: Ramificaciones, apicales o laterales. Crecimiento heterótrico, diferenciación en el talo de filamentos erectos y postrados. Paso de ejes simples o uniaxiles a ejes multiaxiales formando por varias filamentos. En el caso de que no se diferencien células en el talo tenemos talos sifonales o cenocíticos (plurinucleados), y si aparecen grandes compartimentos plurinucleados se denomina sifonocladal. En los talos más avanzados el crecimiento no se origina por la actividad de una única célula sino por un grupo de células especializado en el crecimiento, los meristemos, y se pueden llegar a forma tejidos medulares en el centro del talo y tejidos corticales en la periferia. En los hongos el talo está formado por filamentos o hifas, el micelio, que pueden aparecer entrelazados de forma postgénita formado plecténquimas o falsos tejidos miceliares. Briófitos Incluye los musgos y las hepáticas. Ocupan una situación intermedia entre talófitos y cormófitos. Su dependencia del agua es manifiesta, aunque no mueren si se desecan, ya que presentan una organización simple. 48 MICROBIOLOGIA
  • 49. Absorben agua directamente por todo el cuerpo vegetativo. El crecimiento se debe a una sola célula apical que puede originar ramificaciones. En las hepáticas puede aparecer una diferenciación en parénquima aerífero (clorofílico) y parénquima de asimilación, incluso puede aparecer un cutícula simple y unos poros para permitir la difusión de los gases, pero sin regulación alguna como en los estomas. En los más desarrollados aparecen estructuras parecidas (análogas) a raíces, tallos y hojas, pero muy simplificados, los tallitos (caulidios) más avanzados pueden presentar una diferenciación simple en tejidos conductores centrales y parenquimáticos periféricos. Cormófitos Incluye las plantas vasculares, helechos y plantas con semillas o espermatofitos. El aparato vegetativo o cormo esta formado por raíz, tallo y hojas, originados por meristemas. Son vegetales adaptados a la vida terrestre fuera del agua y presentan mecanismos para conservar y regular el agua de sus tejidos: Raíz para absorber el agua y los nutrientes. Tallo vascularizado para conducir el agua y con tejidos de sostén. Hojas con una epidermis con cutícula y estomas. 3.3.4. Estructura Las algas tienen variadas formas: esféricas vacilares, filamentosas o puntiagudas. Son unicelulares, algunas son multicelulares por que se forman en conglomeraciones o colonias de varias formas: filamentosas, ramificadas, membranosas. Algunas colonias se dividen, formando grapas de colonias idénticas. Estos grupos de algas o colonias, llegan a asemejarse a plantas superiores. 49 MICROBIOLOGIA
  • 50. Las algas contienen células eucarióticas y otros procarióticas, las que pertenecen a las procarióticas se asemejan a las bacterias por su aspecto individual y su agrupación. Algunas algas y bacterias poseen pared celular rígida impregnada de sílice. Otras tienen envolturas celular flexible y gelatinoso. Con las algas eucarióticas a excepción de las verdiazuladas tienen incrustaciones de núcleo, vacuola, cloroplasto, e incrustaciones de productos orgánicos. Estructuras de las algas 3.3.5. Reproducción En las algas existen dos tipos de reproducción. Una de estas es la vegetativa y la otra es reproducción sexual. En la 50 MICROBIOLOGIA
  • 51. reproducción vegetativa ocurre por una simple división de la célula en dos partes o bien por fragmentación. Reproducción sexual 3.3.6. Importancia Las algas tienen un alto contenido de carbohidratos, proteínas, vitaminas y especialmente minerales (hasta 30% por volumen). Comparadas con lácteos, las algas proveen hasta 10% más calcio y hierro y también contienen otras importantes trazas de minerales. En las civilizaciones orientales tradicionalmente se ha reconocido la importancia de este alimento para fortalecer la sangre, el corazón y el sistema circulatorio Estudios científicos recientes han descubierto también que las algas tienen efectos antibacteriales, antivirales y anticancerosos. Se ha descubierto también que el kombu, wakame, nori, hiziki y otras algas comunes reducen los niveles de colesterol en la sangre, previenen el desarrollo de la hipertensión y arteriosclerosis y mejoran el metabolismo de grasas. Se ha descubierto además que diversas variedades de algas contienen anticoagulantes sanguíneos similares a la heparina, el anticoagulante natural de la sangre que a menudo se da en forma intravenosa a los pacientes cardíacos para prevenir coágulos. En el Japón se ha demostrado que en las regiones donde los habitantes consumen mayor cantidad de algas la incidencia de longevidad es más elevada. En la agricultura, se ha comprobado su importancia como fuente de sustratos, abonos orgánicos, fertilizantes foliares, etc. Son un grupo de tal diversidad, que en un sentido amplio se les considera bajo esta denominación global, carente de valor sistemático y que reúne diversas divisiones. Estas recogen en la actualidad los diversos tipos de algas desde las microscópicas hasta las que pueden medir más de un pie. Las algas se definen como talofitas, es decir plantas cuyo cuerpo vegetativo no esta dividido en tallo y raíz, sino que su única unidad es el talo. Se diferencian de otros tipos de plantas por tener una menor complejidad comparativamente, y por poder llevar a cabo funciones clorofílica. 3.4. Protozoarios 3.4.1. Propiedades generales Los protozoarios, son protistas eucarióticas; son microscópicos unicelulares. La palabra proviene del vocablo griego, de la palabra protos =primero, zoon= animales. 51 MICROBIOLOGIA
  • 52. Los protozoarios constituyen colonias, en las colonias, cada una de los protozoarios están unidos, por filamentos citoplásmicos. Los protozoarios por su estructura, tienen características en común, pero al parecer existen diferencias entre un protozoario semejante a animal, con uno semejante a vegetal. Los protozoarios, establecidos por colonias, cada uno tiene vida independiente. Se estima que existen aproximadamente 45,000 especies, de estos casi 2,000 son fósiles, 18,000 son de vida libre o saprofitas y unas 7,000 especies, son parásitos de plantas y animales Protozoarios: Gialia alombra, se encuentran en el duodeno que provoca enterocolitis o inflamación. Amibas: Causa la disentería, ataca al intestino delgado o grueso provoca amibiasis. 3.4.2. Criterios de clasificación La clasificación de Honigberg (1964), dominante en los textos de zoología, trata a los protozoos como un sólo filo dividido en cuatro clases basadas sobre todo en el modo de locomoción: Rizópodos (Rhizopoda). Estos protozoos, como las amebas, se desplazan por medio de pseudópodos, es decir, formando apéndices temporales desde su superficie, que además les sirven para captar el alimento. Los pseudópodos también son utilizados para capturar el alimento, que engloban en el interior, en un proceso llamado fagocitosis. Son muchos los grupos en los que existen especies que responden a este concepto. Ciliados (Ciliophora). Éste es el único de los grupos tradicionales que se identifica como grupo natural en las clasificaciones modernas, con la categoría de filo. Aparecen rodeados de cilios y presentan una estructura interna compleja. El paramecio (género Paramecium) es un representante muy popular del grupo. 52 MICROBIOLOGIA
  • 53. Flagelados (Mastigophora). Se distinguen por la posesión de uno o más flagelos. Las formas unicelulares desnudas (sin pared celular), dotadas de dos flagelos, representan la forma original de la que derivan todos los eucariontes. Por eso son tantos y tan variados los protistas diferentes que encajan en este concepto. Algunas especies portan plastos y son por lo tanto autótrofas. Esporozoos (Sporozoa). Parásitos con una fase de esporulación (división múltiple). Hay por lo menos cuatro grupos distintos sin relación entre sí, y ni siquiera son todos protistas, sino que también hay animales y hongos. El ejemplo más conocido es el plasmodio (género Plasmodium), causante de la malaria. 3.4.3. Nomenclatura y taxonomía Georg A. Goldfuss propuso una clase Protozoa (protozoos) en 1820, dentro del reino Animales, en la cual englobaba a los infusorios (Ciliophora), a los Lithozoa, es decir, los corales, a los Phytozoa, las formas unicelulares pigmentadas y fotosintetizadoras, y los Medusinae, las medusas y sus parientes. Este concepto no tiene nada que ver con el de 1964 de Honigberg, porque sólo los ciliados son comunes a ambas definiciones. En 1845 Carl Theodor von Siebold utilizó el nombre para designar a un filo de animales dividido en dos clases, Infusoria, equivalentes al actual filo Ciliophora (Ciliados), y Rhizopoda, más o menos equivalentes a los de Honigberg. Von Siebold los describió como animales unicelulares, una definición que ha acompañado al grupo hasta su reciente abandono. Hay que tener en cuenta que en esos años estaba recibiendo su consagración la teoría celular. No todos, en las décadas siguientes, estuvieron de acuerdo con la interpretación de Von Siebold, viendo muchos a estos organismos como un caso de organización acelular. Fue necesario el desarrollo de la microscopía electrónica, a mediados del siglo XX, para que se viera confirmada de manera definitiva la homología entre el organismo protozoario entero y cada una de las células en que se basa la organización microscópica de los organismos complejos Al cambio del siglo el concepto de Haeckel, que no pretendió nunca ser más que un concepto pragmático, fue siendo visto como excesivamente polifilético, con autores, como Otto Butschli, que rechazaban el tercer reino, a la vez que se 53 MICROBIOLOGIA
  • 54. recuperaba la noción de Protozoa como conjunto de organismos de tipo animal y nucleados. 3.4.4. Estructura Su tamaño, aspecto, estructura y características fisiológicas, varían notablemente. La movilidad o locomoción de los protozoarios, es un criterio importante para la clasificación. 1. Los que se movilizan por seudópodos ejemplo la amiba 2. Los que se movilizan por flagelos ejemplo giardia lamplia 3. Los que se movilizan por cilios ejemplo paramecio 4. Los que se movilizan por inercia ejemplo los esporozoarios Las amibas por ejemplo se mueven por seudópodos otros se desplazan a través de cabellos finos, pestañas cortas conocidas como cilio, otros se desplazan por flagelo, que son en forma de látigos para movilizarse en un medio liquido. Los esporozoos, se movilizan por flexión del cuerpo, ya que no tienen organelos de locomoción. Loxodes Paramecio 54 MICROBIOLOGIA
  • 55. Estructuras de amibas 3.4.5. Reproducción Se reproducen asexualmente por división binaria, por gemación y por esporulación (fragmentación de la célula madre en esporas) del trofozoito o forma vegetativa del protozoo. Cuando sucede este último caso, pueden permanecer mucho tiempo enquistados en una cápsula. Otro tipo de reproducción asexual es la división múltiple característica de las amebas. En algunos grupos la reproducción asexual alterna con fases de reproducción sexual la cual esta condicionada a cambios desfavorables del medio. La reproducción sexual se inicia con la formación de gametos, macrogametos y microgametos, por diferenciación de las células del trofozoito. Su unión da lugar a la formación del cigoto seguido de meiosis. La fusión celular puede ser total, dando lugar a un cigoto (singamia), como sucede en los esporozoos o parcial, por conjugación, como sucede en algunos ciliados. Durante el apareamiento en la conjugación, el macronúcleo de un protozoario se degenera y el micronúcleo por meiosis da origen a cuatro micronúcleos con reducción de su material genético, uno de estos micronúcleos es transferido de un protozoo al otro para formar el cigoto, los otros tres micronúcleos degeneran. En este proceso se produce intercambio de información genética entre dos individuos. El cigoto por división múltiple da lugar a numerosas células denominadas esporozoitos. 55 MICROBIOLOGIA
  • 56. Esporozoitos Fusión binaria Fusión múltiple Reproducción sexuada Reproducción por conjugación 3.4.6. Importancia Los protozoarios ocupan un lugar importante en la cadena alimenticia de las comunidades naturales y de vida libre. Sirven de alimento a ciertos organismos acuáticos, algunos son saprofitas y otros parásitos. Los protozoos tienen importancia en las cadenas alimentarias como componentes del plancton. 56 MICROBIOLOGIA
  • 57. Son considerados como bioindicadores en el proceso de tratamiento de aguas residuales. Se utilizan para detectar vetas petrolíferas. Contibuyen a degradar la celulosa en el rumen. Debido a su fácil y rápida reproducción en el laboratorio son utilizados en investigaciones sobre nutrición y crecimiento, por ejemplo, El protozoo ciliado Tetrahymena thermophila fue el primer microorganismo eucariota en el que se desarrolló la inducción de cultivos sincrónicos, facilitando el análisis de las diferentes fases del ciclo celular eucariota. Este protozoo también participó en el descubrimiento de los lisosomas y peroxisomas. Un equipo de investigadores argentinos logró convertir el colesterol presente en la leche y el huevo en pro vitamina D., a través de la aplicación directa del protozoo ciliado denominado Tetrahymena. También se ha provocado parasitismo artificial con protozoos de vida libre con el fin de llegar a conocer los cambios que ocurren en la adaptación a la vida parasítica. Algunos de tienen la habilidad de concentrar sustancias radioactivas disueltas en el agua. Estas sustancias pueden pasar a través de la cadena alimenticia hasta el hombre, produciéndole un incremento en las mutaciones, cáncer y otras enfermedades. La mayor importancia de los protozoos para el hombre lo constituyen las numerosas enfermedades que provocan los protozoos parásitos como se mencionó anteriormente 3.5. Hongos 3.5.1. Propiedades generales Los hongos son organismos unicelulares microscópicos, carecen de clorofilas y tejidos conductores. De las 1000 especies actualmente conocidas, la gran mayoría son saprofitas. Aproximadamente 50 especies, causan enfermedades al hombre, casi al mismo numero en animales, que afectan sobre las superficie de la piel o de sus apéndices. Ejemplo, sarnas, tiña, sabañones, caspas, etc. 57 MICROBIOLOGIA
  • 58. Aproximadamente 800 especies, causan enfermedades en las plantas. Algunos hongos viven en las plantas como parásitos y son parásitos obligadas, aquellos que viven sobre plantas, forzosamente sobre un tipo exclusivo de plantas o familia (como el fitium, ataca a la raíz; la roya del genero cuncinia, que ataca a los cereales). Los no obligados utilizan cualquier tipo de plantas para pasar un determinado ciclo de reproducción o hibernación. 3.5.2. Criterios de clasificación A pesar de que en muchos textos se emplean sistemas de clasificación relativamente complicados, los micólogos utilizan por lo común un sistema sencillo, que tiene la ventaja de ser cómodo de usar. Según este sistema, los cuatro filos principales son: Oomicetes (Oomycota), Zigomicetes (Zygomycota), Ascomicetes (Ascomycota) y Basidiomicetes (Basidiomycota) y sus respectivos individuos forman oosporas, zigosporas, ascosporas y basidiosporas. Oomicetes El filo Oomicetes (Oomycota) se compone de hongos que se parecen a las algas. Abarca desde organismos unicelulares hasta complejas masas de hifas que no están tabicadas por septos (micelios no septados). Además de producir oosporas, los oomicetes forman zoosporas que se mueven por medio de dos flagelos. Se incluyen en el filo los mohos acuáticos, las royas blancas y los mildius vellosos. La mayoría de los mohos acuáticos viven sobre materia orgánica muerta, aunque Saprolegnia parasitica, parasita peces vivos. Las royas blancas y los mildius vellosos, pertenecientes al orden Peronosporales, son parásitos de plantas. En algunos mildius vellosos, por ejemplo en los géneros Phytophthora y Peronospora, los receptáculos que contienen las zoosporas pueden estar modificados; en ese caso, los receptáculos se parecen a los conidios y funcionan como tales. Chytridiomycota Los miembros del filo Quitridiomicetes (Chytridiomycota) son considerados parientes cercanos de los oomicetes. En algunos sistemas de clasificación se incluyen en el reino Protistas, en lugar de situarlos con los hongos (véase Quitridiales). 58 MICROBIOLOGIA
  • 59. Zygomicetes Los hongos pertenecientes al filo Zigomicetes (Zygomycota) se caracterizan por formar zigosporas con gruesas paredes, de origen sexual y esporangiosporas no nadadoras, de origen asexual. El moho negro del pan (Rhizopus nigricans), un representante bien conocido de este grupo del orden Mucorales, produce masas de hifas sobre pan, fruta y otros alimentos deteriorados. Los hongos del orden Entomoftorales son parásitos de las moscas y de otros insectos. Tienen esporangiosporas sencillas dentro de unos receptáculos; en el interior de cada uno de ellos se desarrollan unas estructuras que llegan a independizarse y funcionar como conidios. El orden Zoopagales comprende hongos parásitos de amebas, nematodos y artrópodos. Ascomicetes Los hongos del filo Ascomicetes (Ascomycota), también llamados hongos con forma de saco, producen un número determinado de ascosporas en el interior de unas bolsas semejantes a vesículas, denominadas ascas. Con la excepción de algunas levaduras y otros pocos organismos, los ascomicetes tienen hifas bien desarrolladas, por lo general con un único núcleo en cada hifa. Ciertas células se transforman en binucleadas poco antes de la formación de los sacos esporales. La unión de los núcleos se da en las ascas jóvenes; tras la posterior división, suelen producirse ocho núcleos, los cuales darán lugar a las ascosporas. Algunos ascomicetes tienen solo una ascospora; otros pueden tener varios cientos. Las tres clases principales de este filo son: Hemiascomicetes, Euascomicetes y Loculoascomicetes. Los hemiascomicetes abarcan a las levaduras y otros hongos similares, cuyas ascas no se forman dentro ni sobre un soporte de masas de hifas. La levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae), además de reproducirse por medio de ascosporas, lo hace también mediante unas protuberancias, o yemas, que a la larga se separan de las células parentales. Las levaduras del género Schizosaccharomyces se dividen por fisión. Los miembros del orden Tafrinales, como el parásito del melocotonero que causa el rizamiento de sus hojas, se clasifican a menudo dentro de esta clase, pero la verdadera relación entre estos organismos es confusa. Los tipos más simples entre los miembros de la clase Euascomicetes, como los pertenecientes al orden Eurotiales, 59 MICROBIOLOGIA
  • 60. son aquellos cuyas ascas están esparcidas por todo el interior de unas bolas de hifas, llamadas cleistotecios. Penicillium y Aspergillus son etapas conidiales de los eurotiales. Los hongos pertenecientes al orden Erisifales, un grupo de parásitos de plantas llamados los mildius de la podredumbre, tienen cleistotecios con formas especializadas. Algunos ascomicetes, que se suelen denominar pirenomicetes, tienen ascas originadas en el interior de unas estructuras con forma de matraz llamadas peritecios. Muchos peritecios se desarrollan sobre una masa de hifas que sirve de soporte, que se llama ascocarpo. Las colmenillas o morchelas, las trufas y pezizas, son ascocarpos muy conocidos, con las ascas situadas en la cara superior de los cuerpos fructíferos. Otro pirenomicete, el moho rojo del pan (del género Neurospora), se ha utilizado comúnmente en el estudio de la herencia genética. Los miembros de la clase Loculoascomicetes difieren de los grupos descritos anteriormente por tener ascas con doble pared que se forman dentro de unas cavidades que hay en el interior de la masa de hifas. Algunos órdenes representativos de este grupo son: Miriangiales, Dotideales y Pleosporales. Basidiomicetes El filo Basidiomicetes (Basidiomycota) comprende numerosos y variados tipos de hongos, cuyas estructuras reproductoras son basidios que se localizan en las puntas de las hifas, sobre unos salientes con forma de tallo. Lo normal es que, en cada basidio, se formen cuatro basidiosporas. Los basidios pueden ser con forma de maza, cilíndricos u ovales. Las dos clases principales de este filo son: Heterobasidiomicetes, que tienen basidios con cuatro células y Homobasidiomicetes que, de manera típica, tienen basidios con una célula. La clase Heterobasidiomicetes engloba a algunos importantes parásitos de las plantas, tales como las royas del orden Uredinales, o los tizones del orden Ustelaginales. Estos grupos tienen basidios que están divididos en varias células, por lo general cuatro, las cuales forman una espora cada una. Muchas royas, entre ellas Puccinia graminis, la roya negra de los tallos del trigo y de otras gramíneas, tienen un ciclo de vida complicado y requieren vivir en dos huéspedes distintos para producir sus variadas formas de esporas. La roya negra de los tallos del trigo forma unas estructuras pequeñas con forma de matraz llamadas espermatogonias. Éstas tienen numerosos cuerpos diminutos semejantes a esporas, 60 MICROBIOLOGIA
  • 61. llamados espermátidas, situados sobre la cara superior de las hojas del agracejo (Berberis vulgaris). En la cara inferior se desarrollan, así mismo, unas estructuras con forma de copa, llamadas ecidios, desde cuya base se originan hileras de ecidiosporas. Las ecidiosporas nunca reinfectan a otras plantas de agracejo, sino que atacan únicamente a las gramíneas, en las que forman unas pústulas rojas llamadas uredios que contienen esporas. Estos uredios son los que dan la apariencia de royas a los tallos y las hojas de las plantas parasitadas. Más tarde, durante la misma estación, se producen otro tipo de esporas llamadas teliosporas, o esporas de invierno. Éstas son negras, con paredes gruesas y se forman en los tallos del trigo. En la primavera siguiente, las teliosporas desarrollan protecciones cilíndricas, dividiéndose entonces en cuatro células que originan basidiosporas individuales. Las royas que utilizan dos huéspedes se denominan heteroicas; aquellas cuyas etapas de desarrollo se realizan en un solo huésped se llaman autoicas. En los tizones, las teliosporas se llaman clamidosporas. Estas esporas pueden reinfectar a otras plantas poco después de formarse, pero es más frecuente que germinen en el suelo durante la primavera siguiente. Producen unos filamentos cortos que tienen, aproximadamente, cuatro células. Éstas dan lugar a basidiosporas llamadas esporidios. Entre el resto de los heterobasidiomicetes se agrupan diversos hongos de consistencia gelatinosa de los órdenes Auriculariales, Dacrimicetales y Tremelales. La clase Homobasidiomicetes se subdivide en dos grupos principales que pueden considerarse subclases: Himenomicetes, cuyo himenio (superficie en la que se alojan los cuerpos fructíferos) es externo, y Gasteromicetes, en los cuales los basidios se forman en el interior del cuerpo fructífero. La mayoría de estos hongos son saprofitos, es decir, viven sobre materia orgánica muerta o en descomposición. La subclase Himenomicetes engloba diversas familias que abarcan desde los champiñones y otros hongos similares, a las clavarias (hongos con forma de coral) y a los hongos porosos o políporos. Estos hongos difieren entre sí por el tipo de cuerpo fructífero, o basidiocarpo. En los champiñones y en otros hongos de la familia Agaricaceae, el himenio se forma a lo largo de unas hojas alargadas, o laminillas. Las especies de la familia Clavariaceae tienen los basidiocarpos muy ramificados. El himenio se sitúa sobre la suave superficie de éstos. Los 61 MICROBIOLOGIA
  • 62. políporos, de la familia Polyporaceae, son comunes sobre troncos en descomposición. Su himenio se alinea dentro de unos tubos. Los hongos con aguijones, de la familia Hydnaceae, tienen su himenio sobre unas espinas que crecen hacia fuera. La subclase Gasteromicetes comprende hongos tan familiares como los pedos o cuescos de lobo, del orden Licoperdales, y los hongos malolientes con forma de falo, del orden Falales. Los basidiocarpos de los pedos de lobo son estructuras globulares, a menudo grandes, que contienen una enorme cantidad de esporas. Los cuerpos fructíferos de los falales son unas estructuras cilíndricas. Sus esporas se disponen en la superficie del ápice de estos basidiocarpos. Cuando maduran despiden un olor repugnante que atrae a los insectos carroñeros y de esta forma aseguran la dispersión de las esporas. Deuteromicetes La mayoría de los miembros del filo Deuteromicetes (Deuteromycota) son fases conidiales de ascomicetes; sin embargo, unas pocas especies son zigomicetes o basidiomicetes. Los géneros Aspergillus, Penicillium, Verticillium, Alternaria y Fusarium, pertenecen al orden Moniliales. En estos hongos, los oídios y los conidios se forman sobre una almohadilla vellosa de hifas entrelazadas. Los hongos pertenecientes al orden Melanconiales, con géneros como Colletotrichum, tienen cuerpos fructíferos semejantes a diminutos platillos, llamados acérvulos. Los conidios de los miembros del orden Esferopsidales se originan en el interior de unas estructuras con forma de matraz llamadas picnidios. 3.5.3. Nomenclatura y taxonomía Nomenclatura Algunos micólogos usaban textos parecidos a los de los zoólogos. Pero el texto básico se basa en un código internacional de nomenclatura botánica. El rango básico es la especie. No obstante, no existe una definición objetiva de especie y cada autor lo considera de una forma diferente. Hay problemas. Hay más acuerdo cuando se trata de rangos: 62 MICROBIOLOGIA
  • 63. -Intraespecíficos o supraespecíficos. Dominio > Reino > Subgénero > División > Clase > Subclase > Orden > Suborden > Familia > Subfamilia > Tribu > Subtribu > Género >... Normas básicas de estructura Los géneros y especies no presentan terminaciones estándar. Según los autores, cuando descubren una nueva especie, le dan un nombre nuevo, generalmente en latín binomial. El género se usa en mayúsculas y la especie en minúsculas en cursiva o subrayado. Existen sinónimos aceptados y otros que no en las mismas especies de hongos. Taxonomía fúngica Intentan ordenar el panorama de los microorganismos u organismos. Hay diferentes partes: -Clasificación à agrupa los microorganismos atendiendo a su parecido. -Identificación à incluye los nuevos aislamientos dentro de los grupos que ya están establecidos. La clasificación e identificación son diferentes. -Nomenclatura à consiste en poner nombre a los nuevos aislamientos según una normativa internacionalmente aceptada. Funciones de los taxonómicos - Identificar y describir de la forma más concreta posible las unidades taxonómicas básicas (especies). - Desarrollar sistemas para ordenar y catalogar estas unidades. - Estudiar las relaciones que existen entre los hongos y otros organismos vivos. - Dar nombre a organismos siguiendo las normas internacionales 63 MICROBIOLOGIA
  • 64. Establecimiento de la filogenia - Morfología comparativa. - Citología. - Capacidad biosintética à según si usan la Lisina: - Ácido Aminoadípico (AAA) à hongos superiores y algas. - Ácido Diaminopimélico (DAP) à bacterias, plantas y hongos inferiores. - Diagnóstico serológico à proteínas diferentes. - Huellas dejadas por los pocos fósiles. No se sabe ni donde ni cuando ni como se formaron. La solución que se ha encontrado es la taxonomía molecular mediante genomas para ver las relaciones que hay. Se cree que se formaron con el origen de los eucariotas a los 1500 millones de años. Los fósiles encontrados pertenecen a los 350 millones de años. Hay mucho tiempo en el que no se conoce. Los fósiles más conservados son los asociados a plantas superiores, que estaban asociadas a plantas a las que parasitaban à hongos epífilos. Muchos micólogos los han estudiado como animales y, otros, como plantas. Lo hacían porque los mixomicetos se mueven. Los organismos vivos están agrupados en 3 dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya. Archaea está más próximo al más evolucionado. Por la molecular, hay hongos tan diferentes que algunos están más próximos al hombre que de los propios hongos superiores. Todas se basan en relaciones de DNA ribosomal. Hawksworth, propuso que los hongos se utilicen arbitrariamente como los organismos estudiados por los micólogos para incluir los que están en otros reinos. Dentro de los diferentes reinos que se implican en el dominio Eukarya: Animalia, Plantae, Chromista, Fungi y Protozoa. En estos tres últimos dominios, hay organismos clasificados como hongos. 3.5.4. Estructura 64 MICROBIOLOGIA
  • 65. La mayoría de los hongos poseen un soma vegetativo (van a dar origen a un nuevo organismo), conocidas como septo o esporas. Este soma produce una parte vegetativa, llamada micelios, y esta produce una serie de hifas, que son alargadas o bifurcadas (forma de horquetas). Las hifas pueden tener un grosor de 0.5 milimicra o hasta 100 milimicra, en algunos hongos. Algunos hongos, el micelio, pueden tener una longitud de algunas micras, pero en otros, hasta en varios metros. En los micelios, pueden tener las células, hasta dos núcleos (dinucleadas), algunos son cinocíticos (poseen células multinucleadas). En algunos hongos inferiores, no poseen micelios verdaderos, si no forman una parte llamada plasmodios. En otros constituyen los disomicelios. Estructura de un hongo 3.5.5. Reproducción La mayoría de los hongos se reproducen por esporas, diminutas partículas de protoplasma rodeado de pared celular. El champiñón silvestre puede formar 12.000 millones de esporas en su cuerpo fructífero; así mismo, el pedo o cuesco de lobo gigante puede producir varios billones. Las esporas se forman de dos maneras. En el primer proceso, las esporas se originan después de la unión de dos o más núcleos, lo que ocurre dentro de una o de varias 65 MICROBIOLOGIA
  • 66. células especializadas. Estas esporas, que tienen características diferentes, heredadas de las distintas combinaciones de genes de sus progenitores, suelen germinar en el interior de las hifas. Los cuatro tipos de esporas que se producen de esta manera (oosporas, zigosporas, ascosporas y basidiosporas) definen los cuatro grupos principales de hongos. Las oosporas se forman por la unión de una célula macho y otra hembra; las zigosporas se forman al combinarse dos células sexuales similares entre sí. Las ascosporas, que suelen disponerse en grupos de ocho unidades, están contenidas en unas bolsas llamadas ascas. Las basidiosporas, por su parte, se reúnen en conjuntos de cuatro unidades, dentro de unas estructuras con forma de maza llamadas basidios. El otro proceso más común de producción de esporas implica la transformación de las hifas en numerosos segmentos cortos o en estructuras más complicadas de varios tipos. Este proceso sucede sin la unión previa de dos núcleos. Los principales tipos de esporas reproductivas formadas así son: oídios, conidios y esporangiosporas. Estas últimas se originan en el interior de unos receptáculos, parecidos a vesículas, llamados esporangios. La mayoría de los hongos producen esporas sexuales y asexuales. Como se menciono, la reproducción asexual se efectúa por la formación de esporas, que son cuerpos pequeños que contienen un núcleo y una pequeña porción de citoplasma. Las esporas de los organismos terrestres, son por lo general, muy livianas y poseen una pared protectora. Estos dos rasgos determinan que la esporulación sea algo más que un simple mecanismo de reproducción. Su tamaño pequeño y su peso liviano las habilita para ser transportadas a grandes distancias por medio de corrientes de aire. Así las esporas funcionan como agentes de dispersión, que hacen posible la propagación del organismo en nuevos lugares Los hongos producen esporas en abundancia. Un solo micelio de lycoperdon produce alrededor de 700 millones de esporas en cada período en sus esporangios. Si se deja un pedazo de pan húmedo (que no contenga sustancias inhibidoras del crecimiento del moho) en un lugar caliente, oscuro y expuesto a las corrientes del aire, se desarrolla un micelio abundante y exuberante que muestra cuan amplia es la distribución de las esporas de este hongo. Los musgos, los licopodios y los helechos producen también enorme cantidad de esporas pequeñas que se dispersan por el viento y, sirven para propagar la especie a nuevas localidades 66 MICROBIOLOGIA
  • 67. Reproducción sexual Reproducción asexual 3.5.6. Importancia Desde que existimos como especie con conciencia de sí misma, hemos usado a los hongos para muy diversos propósitos. Por otro lado, muchos de ellos también se han valido de nosotros para lograr sus fines (sobrevivir, ante todo). Por tanto, antes de que la Micología se estableciera como ciencia, las sociedades humanas han interactuado con los hongos. Los hongos son unos organismos que desde siempre han fascinado a los humanos (véase Fig. 1). Nos rodean por doquier, y han sido empleados para los más diversos y extraños menesteres, en ocasiones sin que nos percatáramos de ello. Por ejemplo, la fermentación. Los pueblos antiguos, como los egipcios, han usado a las levaduras (véase Fig. 2) para obtener cerveza, vino y pan (lo consideraban un don de Osiris). Los romanos celebraban las Bacanales, en honor a Baco, dios del vino. De hecho, la ingestión de bebidas alcohólicas, aparte de la euforia asociada a ellas, era necesaria para nuestros antepasados. El agua corriente, debido al desconocimiento de las medidas higiénicas, podía provocar 67 MICROBIOLOGIA
  • 68. desde diarreas a enfermedades más graves. En cambio, el vino y la cerveza eran inofensivos y además el alcohol servía de germicida. Por supuesto, las antiguas bebidas alcohólicas no eran tan fuertes como los licores actuales, fruto del desarrollo de las técnicas de destilación. Al igual que el alcohol, muchos hongos juegan un gran papel en las religiones, ya que en ocasiones son necesarios para alcanzar estados alterados de consciencia. Los chamanes siberianos solían emplear la seta Amanita muscaria. Psilocybe cubensis, un hongo alucinógeno, es usado en ciertas ceremonias religiosas americanas. También se han utilizado carpóforos de Fomitopsis officinalis (un yesquero) para tallar figuras sagradas, se creía que algunos hongos, como setas y trufas, eran directamente generados por los dioses (por el rayo de Júpiter, sin ir más lejos). Los hongos yesqueros han sido utilizados para encender fuego. Concretamente, los carpóforos secos de Fomes fomentarius se molían, y el polvo resultante era conocido como yesca, muy inflamable. Su uso es muy antiguo; se han encontrado restos de yesqueros en la momia del Hombre de los Hielos hallado en Tirol. También hay hongos luminiscentes (foxfire), usados incluso por algunos soldados en incursiones nocturnas. No sólo las setas brillan en la oscuridad, sino la madera atacada por el micelio. Realmente, la gente no suele ser consciente de la importancia de los hongos en nuestras vidas. De hecho, muchos de nosotros estamos vivos gracias a ellos. Hace no demasiadas décadas, la tasa de mortalidad infantil era elevadísima. Una simple septicemia podía llevarle a uno a la tumba. A partir del descubrimiento de la penicilina, los antibióticos han salvado incontables vidas. Otro antibiótico fúngico interesante es la ciclosporina. Incluso hay hongos que producen taxol, un anticancerígeno. Indiscutiblemente, la importancia de los hongos en la biosfera se debe a su carácter de descomponedores, especialmente en bosques. Reciclan la materia orgánica (y no sólo la madera) con notable eficacia, regulan la liberación de nutrientes y son esenciales para la supervivencia de plantas y animales. Por desgracia, también descomponen madera de construcciones, postes, embarcaciones, etc., sobre todo si hay mucha humedad (destaca la podredumbre seca de Serpula lacrimans). Otros pueden descomponer desde productos alimenticios hasta las cosas más extrañas (papel, emulsiones 68 MICROBIOLOGIA
  • 69. fotográficas, pintura, fungicidas, incluso discos compactos o hasta papel pintado, generando a veces en el proceso gases tóxicos), y nos obligan a luchar contra ellos por medios químicos, refrigeración, enlatado, etc. Ello supone un gran gasto de tiempo y dinero. Algunos descomponedores fabrican micotoxinas, que envenenan los alimentos. Por ejemplo, las aflatoxinas son cancerígenas, e incluso se han empleado como armas de guerra biológica. Sin embargo, la peligrosidad de las toxinas producidas por hongos no es un fenómeno actual. Es bien conocido el envenenamiento por cornezuelo del centeno, del cual, a pesar de todo, se obtienen substancias de enorme interés en medicina. Uno se pregunta la cantidad de antibióticos y productos útiles que quedan por descubrir, y que tal vez se estén perdiendo mientras permitimos que una especie tras otra se extinga. Dicho sea de paso, otros hongos han sido usados en medicina popular. Los más conocidos son los cuescos de lobo y hongos afines, empleados como antihemorrágicos. Por supuesto, las setas comestibles son conocidas desde tiempo inmemorial. En China se cultivan desde el año 600 a. C., mientras que en Europa se empezó hacia 1650. Hoy son cultivadas muchas especies que crecen en estiércol, paja, desechos de arroz y otros sustratos baratos. Algunas han sido usadas como afrodisíacas (ej.: trufas). Y, por supuesto, hay setas venenosas que pueden llegar a ser mortales. En algunos lugares (Cataluña, sin ir más lejos) hay toda una tradición de ir a buscar setas en otoño. Existen sociedades micológicas que se ocupan de que este pasatiempo se realice de forma instructiva para los aficionados y sin dañar al entorno. Por desgracia, abundan los desaprensivos que expolian los bosques en su búsqueda de setas, bien para consumo propio o con fines de exportación. No sólo las típicas setas se consideran un manjar. Algunos hongos comestibles son peculiares, como el cuitlacoche (agallas inmaduras del carbón del maíz) en México, o algunos esclerocios gigantes buscados por los aborígenes australianos. Varias especies de Penicillium dan sabor a ciertos quesos (Roquefort, Cabrales, etc.), mientras que diversas especies de Aspergillus o mucoráceos son empleados en Asia para obtener alimentos fermentados a partir de soja, arroz, etc. Su sabor podrá ser más o menos extraño, pero lo cierto es que la digestibilidad de estos productos fermentados aumenta. Las levaduras, además de para fermentar, pueden fabricar enormes cantidades de proteínas (por desgracia, su 69 MICROBIOLOGIA
  • 70. consumo humano es complicado, ya que tienen un exceso de ácidos nucleicos tóxicos y carecen de algunos aminoácidos esenciales). Otros hongos producen ergosterol, cortisona, enzimas varias, ácidos, giberelinas, etc. Incluso el moho gris, un hongo destructor de cosechas, es empleado en ciertos viñedos para lograr la podredumbre noble. La cantidad y diversidad de bebidas alcohólicas que los humanos han fabricado gracias a los hongos son admirables. Los hongos son los parásitos vegetales por excelencia, como muy bien saben los fitopatólogos, los especialistas que estudian las enfermedades de las plantas. Por otro lado, algunos de estos hongos podrían convertirse en valiosos micoherbicidas contra las malas hierbas, bien aplicados directamente, bien mediante substancias fitotóxicas obtenidas a partir de ellos. Hay hongos que viven en simbiosis con otros organismos. Los más importantes son las micorrizas con las raíces de las plantas y los populares líquenes, pero hay otros. Los hongos endófitos parasitan a ciertas plantas, pero a la vez las protegen del ataque de los animales, convirtiéndolas en venenosas. Las asociaciones de los hongos con los artrópodos y otros pequeños animales también son fascinantes, y van desde el parasitismo y la depredación de unos sobre otros (y viceversa) hasta extrañas formas de simbiosis (hormigas jardineras, hongos que viven dentro de algunos insectos y detoxifican sus alimentos, etc.). Las estrategias de dispersión conjunta de insectos y hongos pueden llegar a ser muy complejas. Por otro lado, algunas moscas son resistentes a las amanitinas, las cuales matan a los nematodos que parasitan a dichas moscas. El empleo de hongos parásitos o depredadores en el control de enfermedades vegetales es un campo en constante desarrollo. Los hongos también provocan micosis en humanos. Abundan especialmente en países tropicales, pero poco a poco se van extendiendo a otros ámbitos. Estas micosis varían desde los omnipresentes pies de atleta y candidiasis hasta los hongos que matan a los enfermos inmunodeprimidos. Las esporas de varios hongos (ej.: Alternaria) también pueden causar alergias. Por último, algunos hongos son empleados como organismos de laboratorio para el estudio de procesos biológicos fundamentales (Saccharomyces, Neurospora, Coprinus, Schizophyllum, Phycomyces, Aspergillus, Ustilago, etc.). Ciertos venenos, como las 70 MICROBIOLOGIA
  • 71. amanitinas, también pueden convertirse en útiles herramientas de investigación. Las enzimas hidrolíticas de los hongos se utilizan en diversos procesos industriales. Cuando crecen sobre salvado caliente de trigo o de arroz, algunas especies fúngicas producen una amilasa que se usa en la fermentación alcohólica. Las proteasas que se obtienen de otros hongos se emplean en la fabricación de pegamento líquido. La producción industrial de alcohol etílico (etanol) se realiza por fermentación de melaza de caña de azúcar o de almidón hidrolizado mediante enzimas formadas por otros hongos. En el proceso de elaboración del pan se añade levadura a la masa para producir dióxido de carbono. 3.6. Nematodos 3.6.1. Propiedades generales Son uno de los grupos que pertenecen al reino animal. La gran mayoría de los nematodos, son de vida libre, viviendo en las aguas dulces o saladas. Como parásitos, viven en el suelo alimentándose de las raíces de las plantas, otras viven en los nudos de los vegetales, produciendo gran variedad de enfermedades. Existen también los que parasitan en animales y en el hombre. 3.6.2. Criterios de clasificación Debido a su gran variedad de formas de vida, los Nematodos se han estudiado por investigadores de distintas disciplinas interesados en grupos particulares. Por ello, se han investigado independientemente los de vida libre, los zooparásitos y los fitoparásitos, habiéndose propuesto diferentes formas de clasificación. Su ordenación en géneros, familias y superfamilias es satisfactoria, pero la ordenación en grupos superiores es controvertible La clasificación más aceptada de los Nematodos es la propuesta por B. G. Chitwood y M. B. Chitwood (1950), según la cual forman un filo dividido en dos clases, Phasmidia y Aphasmidia La clase Phasmidia (Fasmidios o Fásmidos) o Secernentea (Secernétidos) incluye a los Nematodos provistos de fasmidios, órganos sensoriales pares en forma de pequeñas bolsas que se ubican en la zona caudal. Estructuras pares similares (anfidios) del extremo anterior, están escasamente 71 MICROBIOLOGIA
  • 72. desarrolladas. Sistema excretor presente, con uno o dos canales laterales, con o sin células glandulares asociadas. Los Fásmidos comprenden parte de las especies que habitan en el suelo, la mayoría de los parásitos animales y casi todos los parásitos de los vegetales. Entre los fásmidos se encuentran los estrongilinos, los ascaridinos (grupo al que pertenecen los Ascaris y los oxiuros) y los espirulinos (al que pertenecen las filarias, como Wuchereria). La clase Aphasmidia (Afasmidios o Afásmidos) o Adenophorea (Adenofóridos) incluye a los que carecen de glándulas fasmidiales y poseen anfidios de formas variables, generalmente bien desarrollados, detrás de los labios. Sistema excretor con una o más células excretoras (renetas). Comúnmente con glándulas hipodérmicas y caudales. La mayoría son de vida libre. Comprenden a casi todas las especies acuáticas, tanto dulceacuícolas como oceánicas, parte de las especies del suelo, parte de los parásitos animales (como las triquinas Trichinella y tricoféfalosTrichuris) y algunos parásitos de los vegetales. 3.6.3. Estructura Los nematodos son microorganismos que pueden llegar a medir de 300 a 1000 milimicra. Específicamente algunas llegan a medir aproximadamente 4 milimicras de longitud por 15 a 30 milimicras de ancho. Su tamaño pequeño hace a que no se puedan observar a simple vista, si no que, se facilita a través de microscopio. Los nematodos pueden ser en formas de anguilas, otras en forma redondas, son de cuerpo liso y no son segmentados, incluso carecen de patas o apéndices. El cuerpo de los nematodos son más o menos transparentes cubierta por una cutícula incolora. Esta cutícula se reemplaza por otra, en su momento de muda. Tienen longitudinalmente dispuestos unos músculos muy potentes, que permiten su movilización y su acción parásita. Estos músculos y otros especializados, también se localizan en la boca, en la estructura digestiva y reproductora. La cavidad del cuerpo, coordina un líquido en el cual se realiza la circulación y la respiración. El sistema digestivo, es un tubo hueco, que inicia desde la boca, pasa al esófago, después al intestino y concluye en el recto y ano. Todos los nematodos fitoparasitos, poseen un estilete, que utilizan para perforar las paredes celulares. 72 MICROBIOLOGIA
  • 73. Imagen de nematodos 3.6.4. Reproducción La reproducción es siempre sexual (por jebecillos) y la fecundación interna. Casi todos los Nematodos son de sexos separados (dioicos o bisexuales), y en la mayoría de los casos el macho es menor que la hembra. Los machos presentan caracteres sexuales secundarios, tales como glándulas ventrales, lóbulos caudales y testiculos. Las hembras, poseen uno o dos ovarios, un oviducto, un útero, que finaliza en la vulva. Existen algunos pocos Nematodos terrestres que son hermafroditas o partenogenéticos. Hay casos en que se desconocen los machos. Las especies hermafroditas son proterándricas, es decir los órganos masculinos y los espermatozoides se desarrollan antes que los órganos femeninos y los óvulos. En ellas existe un ovotestículo. En general se autofecundan. Los espermatozoides se desarrollan primero y son almacenados en las vesículas seminales. La autofecundación ocurre después de la formación y maduración de los óvulos. Periódicamente surge un pequeño número de machos que fecundan cruzadamente a los hermafroditas. El sistema reproductor es generalmente par. Las gónadas, en número de una o dos, se comunica con el exterior por un poro único, la cloaca, en los machos, y un gonoporo o vulva en las hembras. La posición de la vulva varía, siendo a veces posterior y otras veces anterior. En los machos, hay un testículo tubular, con forma de un cordón macizo apelotonado sobre sí mismo. En algunos Nematodos hay dos testículos, orientados generalmente en 73 MICROBIOLOGIA
  • 74. forma opuesta. El o los testículos se convierten imperceptiblemente en un largo espermiducto o conducto deferente. Cada espermiducto se ensancha en el extremo posterior formando una larga vesícula seminal, donde se acumulan los espermatozoides. Un conducto eyaculador muscular, con glándulas prostáticas, conecta las vesículas seminales con la cloaca. Las secreciones prostáticas son adhesivas y posiblemente facilitan la cópula. La vesícula seminal desemboca en el recto, modificado en una cloaca. La pared de la cloaca está evaginada formando dos sacos que se unen antes de desembocar en la cámara cloacal. La región posterior de los machos presenta una considerable variación. Suele estar curvada en forma de gancho o la cutícula ensanchada en expansiones alares con forma de abanico, constituyendo un accesorio copulador llamado bursa. A veces presentan papilas pedunculadas, sedas sensoriales o expansiones a modo de ventosas. El poro genital masculino está situado muy cerca del ano y tiene ganchos cuticulares (espículas copuladoras), varillas utilizadas para asir a la hembra durante la cópula y para mantener abierto el gonoporo femenino durante la transmisión de espermatozoides. Cada saco contiene una espícula, que generalmente es corta, con forma de hoja aguzada y curva. Las espículas asoman a través de la cloaca y salen por el ano o abertura, mediante músculos especiales, pueden ser evaginadas y retraídas en la bolsa cutánea. Las espículas copuladoras del macho asoman por la cloaca y el ano. Los espermatozoides, de distintas formas (redondos, cónicos, sinuosos o alargados), se pueden mover lentamente en forma ameboide y carecen de flagelo. Los espermatozoides pueden estar formados por cabeza y cola, la cola suele poseer una larga mitocondria central con microtúbulos laterales. Puede haber uno o dos ovarios, tubulares, cordones apelotonados típicamente pares. Normalmente una gónada está orientada hacia la parte anterior y la otra hacia la parte posterior, con sus extremos opuestos enfrentados. En muchas especies cada gónada se dobla sobre si misma y en algunas especies parásitas cada gónada es larga y enrollada en espiral. La parte germinativa es terminal, en las especies mayores las células suelen agruparse alrededor de un cordón nutricio central (raquis). La célula más interna de cada gónada, la célula del extremo distal, secreta una substancia promotora de la mitosis, que produce la proliferación de núcleos de células germinales. Cada ovario se prolonga poco a poco convirtiéndose primero en oviducto tubular y luego en 74 MICROBIOLOGIA
  • 75. un útero largo y muy amplio. En algunos casos hay un ovario único y un solo oviducto. El extremo superior del útero puede funcionar como receptáculo seminal. Cada útero desemboca en un tubo muscular corto común, denominado vagina. La vagina desemboca al exterior por el poro sexual generalmente impar (vulva), situado ventralmente, generalmente en la zona media del cuerpo. El poro sexual femenino está situado en la parte ventral del extremo anterior del cuerpo, aunque a veces se traslada hacia las proximidades del ano. Los huevos son pequeños, generalmente alargados y están rodeados por envolturas muy duras, que les permiten esperar indefinidamente la aparición de condiciones ambientales adecuadas. Existen tres cubiertas: una lipídica, otra cuticular y una tercera proteica, con ornamentaciones. Son numerosos en las especies parásitas. Por ejemplo, una hembra de ascáride pone muchos millones de huevos. Se conocen casos de hembras que produjeron 27 millones de huevos, expulsando 200.000 diariamente. Esta elevada fertilidad puede producir deformaciones, la hembra adquiere forma redondeada, con intestino, sistema nervioso y otros órganos involucionados, a veces se evagina la vagina y crece intensamente formando una envoltura para el ovario, el útero y los embriones, quedando el cuerpo como un apéndice diminuto. Las hembras de algunas especies producen una feromona que atrae a los machos. La fecundación es interna. Durante la cópula, las espículas cloacales del extremo posterior en forma de gancho del macho son expulsadas por la abertura cloacal, se enredan en torno a la región de los poros genitales de la hembra y se insertan en el gonoporo femenino, manteniéndolo abierto. Los espermios ameboides migran hacia la vagina y se dirigen al receptáculo seminal, en el extremo superior del útero, donde ocurre la fecundación. El óvulo fecundado secreta una gruesa membrana de fecundación, que se endurece. A esta capa se agrega otra cubierta externa, secretada por las paredes uterinas, que a menudo presenta estructuras características. La superficie de los huevos está esculpida de diferentes formas específicas para cada especie. Los huevos son retenidos en el útero durante algún tiempo antes de ser depositados. A veces el desarrollo comienza cuando los huevos aún están dentro de la hembra. 75 MICROBIOLOGIA
  • 76. Reproducción del nematodo 3.6.5. Importancia Son pocos los animales o plantas que carecen de Nematodos parásitos. Inciden en el ser humano, como parásitos propios, de sus animales domésticos y de sus cultivos. Existen numerosos Nematodos parásitos del ser humano que causan enfermedades que no han podido ser controladas por la medicina, y los que parasitan a los animales domésticos causan pérdidas por valores de miles de millones de dólares. Se consideran que unas 15 especies de Nematodos parasitan habitualmente al ser humano, pero otras 15 adicionales que se encuentran habitualmente en otros animales, pueden parasitarlo ocasionalmente (zoonosis). Existen varios Nematodos pequeños (1-2 mm de largo) que producen lesiones en vegetales útiles, como herbáceas, flores, frutos y árboles. Se calcula que consumen aproximadamente un 10% de los cultivos. Perjudican a su huésped por su acción corrosiva, porque agotan la savia de la planta, lesionan los puntos de crecimiento, y por la transmisión de virus o al abrir caminos de entrada a bacterias u hongos. Los principales medios de control son la rotación de cultivos, la esterilización de la tierra y el desarrollo de variedades de plantas resistentes. Entre los aspectos positivos que tienen los Nematodos para el ser humano, debe considerarse que son parcialmente responsables de la destrucción de multitud de cadáveres, atacan a muchos animales y vegetales perjudiciales para el ser humano y que las actividades de los Nematodos del suelo 76 MICROBIOLOGIA
  • 77. facilitan la aireación del suelo y la circulación de componentes minerales y orgánicos. Como una alternativa al uso de insecticidas químicos se ha propuesto el control biológico con Nematodos parásitos. Se basa en la aplicación de un biolarvicida a base de Nematodos parásitos Romanomermis culicivorax y Romanomermis iyengari. Estos biolarvicidas, se caracterizan por ser específicos para larvas de mosquitos. Y no afectan ni a la flora, ni a la fauna, incluyendo al hombre mismo. Otra característica de estos biolarvicidas es que se pueden obtener o producir a bajo costo, con materias primas locales. Además, se pueden establecer en los criaderos tratados debido a que reciclan, manteniendo un control biológico a mediano plazo. Desde el punto de vista científico, debe destacarse que el Nematodo Caenorhabditis elegans es uno de los animales más estudiados. De él se conoce el destino de cada una de sus células durante el curso del desarrollo y su genoma es uno de los mejores conocidos 77 MICROBIOLOGIA
  • 78. Unidad 4. Factores Ambientales que afectan el crecimiento, desarrollo y reproducción de microorganismos. 4.1. Factores de crecimiento Crecimiento: Es el incremento ordenado de todos los componentes del organismo. Se realiza al multiplicarse o reproducción de las células, pero en forma ordenada. Por lo tanto, se establece un crecimiento por la producción ordenada de células en un organismo. Para que esto suceda, la célula, debe captar productos orgánico e inorgánicos: carbohidratos, lípidos, proteínas (para que el alimento sea aprovechado) y agua, sales minerales. La multiplicación celular tiene como consecuencia el crecimiento. En los órganos unicelulares, su crecimiento o multiplicación conduce a la formación de colonias, población, cultivo. Un cultivo detiene su crecimiento cuando sucede cualquiera de estas tres causas: 1. Cuando se agotan uno o más nutrimentos 2. Cuando se acumulan productos tóxicos. 3. Cuando establece un desequilibrio del Ion desfavorable. Ejemplo, PH inadecuado) Un factor de crecimiento, es aquel producto orgánico que una célula debe contener, pero que ella, por si sola, es incapaz de sintetizarlo. Cuando un organismo celular es suministrado los nutrimentos: donadores de hidrogeno, aceptores de hidrógeno, fuentes de 78 MICROBIOLOGIA
  • 79. carbono, nitrógeno; son capaces de sintetizar los componentes orgánicos de la célula, incluyendo los aminoácidos, especialmente; proteínas, vitaminas (piriminas), ácidos grasos (glicerol), ácidos nucleicos (ADN, ARN). Todos los componentes orgánicos se sintetizan por enzimas (proteínas) y coenzimas (vitaminas), si no existen encimas la reacción metabólica no se realiza. Los factores de crecimiento de los organismos, están en relación directa a su crecimiento e inversamente proporcional a la falta de ellas (falta de los factores) Existen microorganismos, que requieren de mayor o menor calidad de elementos o factores para su crecimiento. Factores ambientales que afectan el crecimiento. Un determinado cultivo debe tener todos los nutrimentos necesarios y el medio ambiente adecuado para su crecimiento: temperatura, aeración, ph, luz. El cultivo debe estar en un medio líquido (agar), para ser gelificado, este es un medio adecuado para cultivos. 4.2. Presión Hidrostática Todo microorganismo o células, su alimentación o excreción, la realiza a través del fenómeno de osmosis. Se establece la presión osmótica, cuando de un lugar de alta concentración de moléculas, pasa a través de una membrana permeable, a un lugar de baja concentración de moléculas Posterior a esto, se establece otro fenómeno, llamado: transporte activo. Donde a través de la osmosis, permite la selección de moléculas de sustancias orgánicas o inorgánicas. Una vez efectuada el transporte activo, sucede otro fenómeno llamado: difusión. Establece la distribución uniforme de moléculas, en el cuerpo de la célula. Cuando las moléculas de sustancias orgánicas e inorgánicas no pueden ingresar al cuerpo de la célula, por el tamaño que presentan, son devueltas para realizar acciones metabólicas y, se constituyen en productos mucho más pequeños, para su ingreso, constituyéndose los iones de productos, que pueden ser positivos o negativos, formando la fuerza iónica. 79 MICROBIOLOGIA
  • 80. Un Ion, de un producto, tiende a ingresar en la célula, siempre y cuando se localice su polo inverso dentro de la célula. Existen ciertos microorganismos con altas concentraciones de sal, que siendo marinos, no tan fácilmente puede ingresar agua en su cuerpo. Los organismos que requieren alta concentración de sal se llaman halofilos. Los organismos que requieren alta presión osmótica se llaman osmofilos. 4.3. Temperatura La mayoría de las bacterias, varían ampliamente en las condiciones de temperatura, en el cual se desarrollan y reproducen. Las formas psicrofilas, crecen a una temperatura menor 15 a 20 ºC; las formas mesofilas, crecen a una temperatura de 30 a 37 ºC y las formas termofilas, se desarrollan a una temperatura de 50 a 60 ºC . La mayoría de las bacterias son mesofilos, pues crecen a una temperatura de 30 ºC, pero la óptima de desarrollo y crecimiento es de 25 a35 ºC, al igual que otros organismos superiores. La adaptación a las diversas temperaturas, estarán con basé en o relacionada en la concentración de proteínas de los microorganismos. 4.4. Potencial de Hidrógeno (pH) La mayoría de los microorganismos, se reproducen en una cantidad muy estrecha de acidez y alcalinidad. La mayoría de los microorganismos crecen a un PH de 6.0 a 8.0, aunque algunos, crecen a un PH óptimo de 2.0 (Thiobacillus thioxidans) y otros hasta un PH de 8.5 (Alcalígenas faciales). 4.5. Oxígeno Algunos microorganismos están adaptados para vivir en forma aeróbica (necesitan oxigeno), otros en forma mínima, 80 MICROBIOLOGIA
  • 81. son aerobios (se desarrollan en presencia del oxigeno como el acetobacter que forma el vinagre), y otros pueden vivir en forma aerobia o anaerobia, según las condiciones que se presenten. Incluso otros no requieren el oxigeno o su presencia, si no que utilizan al hidrogeno para su desarrollo, por que son sensibles al oxigeno. La toxicidad del oxigeno, se debe a la reducción de enzimas en la célula (como la fluvoproteína), o el peróxido de oxigeno (H2O2), y el radical mas toxico del oxigeno el O-2 (superoxido). La provisión de oxígenos en los cultivos herméticamente cerrados, se realizan por la agitación de envase, para producir aire o bien, es introducido el oxigeno por el aire a través de presión y succión, porque el oxigeno es indispensable para la supervivencia y desarrollo de la célula, esta acción será para órganos aeróbios. Para los órganos anaerobios, el problema es mayor, se debe eliminar el oxigeno en el cultivo pudiendo utilizar el tioglicolato de sodio, posteriormente los tubos de ensayo se sellan con parafina, vaselina. También se puede eliminar oxigeno, por otros métodos químicos, o colocar el microorganismos en una jarra anaerobiosis. 4.6. Nutrimentos La provisión de un nutrimento, para un determinado microorganismo, se denomina nutrición. Los nutrimentos, se clasifican de acuerdo a su papel metabólico. Donadores de hidrógeno El hidrógeno es indispensable, por que interviene en la oxido reducción de la energía. Carbohidratos + hidrogeno = energía En los órganos aerobios, requieren el H a través del oxigeno gaseosos, y los anaerobios obtienen hidrogeno de productos inorgánicos (sulfatos, nitratos y fumaratos), también de productos orgánicos. Fuente de nitrógeno 81 MICROBIOLOGIA
  • 82. Muchos constituyentes orgánicos celulares, principalmente las proteínas contienen nitrógeno. En las bacterias los nitrógenos constituyen el 10% del peso seco celular. Los microorganismos contienen su nitrógeno: NH3, NO3, NO2, N2 (nitrógeno atmosférico) R-NH3. En general en la preparación con los cultivos de microorganismos, en relación a sus nutrientes, deben estar en la siguiente proporción. 1. De los receptores y aceptores de hidrogeno 2g/l 2. Fuente de carbono 1g/l 3. Fuente de nitrógeno 1g/l 4. Minerales: fósforo, azufre aprox. 50/l cada uno, Oligoelementos: N, K Ca, Mg de 0.1mg/l 5. Factores decrecimiento (aminoácidos) pirimidina, purina, 50mg/l cada uno. Muchas veces para preparar cultivo, no se cuenta a la mano con productos sintéticos, por lo que muchas veces es utilizado el extracto de levaduras, los hidrolizados de proteínas y otros similares. En muchos organismos son utilizados los aminoácidos, pues estos contienen fuente de nitrógeno, carbono, que sirven de energía. Minerales Además del H, N, C. los microorganismos requieren de minerales para su crecimiento. Azufre Al igual que otros compuestos, el azufre es un constituyente celular. En su mayoría, se localiza en los grupos –SH (sulfidrilo), en las proteínas, como al igual que el N. Muchos microorganismos, consiguen azufre en las fuentes orgánicas (R-SH) o H2S o lo puede conseguir en los productos inorgánicos como SO4 (sulfato), para convertirlo en orgánico (proteína). Fósforo 82 MICROBIOLOGIA
  • 83. El fósforo, lo requieren los microorganismos como un componente de ATP. En los ácidos nucleicos y en las coenzimas como el NAD y las fluvinas. El fósforo es introducido a las células como un fosfato libre (PO) Actividades enzimáticas Numerosos minerales actúan como activadores enzimáticos: Por ejemplo, el Ion (Mg++) y el Ion ferroso (fe++), se encuentran como activadores en las porfirinas (partículas que se encuentran dentro del núcleo, permitan absorber luz para activar el fotoperiodo). El Ion Mg++ y K+, son importante para la acción e integración de los ribosomas. El Ion Ca++ indispensable como constituyente de las paredes celulares En la mayor parte de los cultivos de microorganismos, deben estar presentes los estibadores enzimáticos como Ion o gram positivo Mg++, Ca++, Fe++ y el Ion positivo K+. 83 MICROBIOLOGIA
  • 84. Unidad 5. Metabolismo Microbiano. 5.1. Origen de las cepas industriales La fuente última de todas las cepas de microorganismos industriales es el ambiente natural. Pero a través de los años, a medida que los procesos microbianos a gran escala se han ido perfeccionando, un cierto número de cepas industriales se han ido depositando en las colecciones de cultivos. Cuando se patenta un nuevo proceso industrial, al solicitante de la patente se le requiere para que deposite una cepa capaz de llevar a cabo el proceso, en una colección de cultivos reconocida. Hay varias colecciones de cultivos que actúan de depositarias y suministradoras de cultivos microbianos. Aunque estas colecciones pueden ser una fuente rápida y fácil de cultivos, es comprensible que la mayoría de las compañías industriales se sientan poco dispuestas a depositar sus mejores cultivos en las colecciones de cultivos. Además de cultivos de microorganismos, muchas colecciones de cultivos tienen también colecciones de varios plásmidos, de genes clonados y de vectores para su uso en ingeniería genética, de líneas 84 MICROBIOLOGIA
  • 85. celulares animales para el cultivo de virus animales, y de hibridomas para producir anticuerpos monoclonales. Mejora de cepas Como hemos indicado, la fuente inicial de un microorganismo industrial es el ambiente natural, pero el aislamiento original se modifica en gran medida en el laboratorio. Como resultado de esta modificación, es posible anticipar una mejora progresiva en el rendimiento de un producto. El ejemplo más espectacular de tal mejora progresiva es el de la penicilina, el antibiótico producido por el hongo Penicillium chrysogenum. Cuando se produjo por primera vez la penicilina a gran escala, se obtuvieron rendimientos de 1- 10 μg/ml. A lo largo de los años, como resultado de la mejora de las cepas acoplada a cambios en el medio y en las condiciones de cultivo, el rendimiento de penicilina aumentó hasta 50.000 μg/ml. Es interesante decir que todo este incremento de 50.000 veces el rendimiento, se obtuvo por mutación y selección; no estuvo implicada ninguna manipulación genética. La introducción de nuevas técnicas genéticas ha conducido a posteriores, aunque mucho más modestos, incrementos del rendimiento. 5.2. Propiedades de un microorganismo industrial Un microorganismo adecuado para su utilización industrial debe producir la sustancia de interés, pero hay muchos otros aspectos a considerar. Es preciso disponer del organismo en cultivo axénico (puro), debe ser genéticamente estable, y debe crecer en cultivo a gran escala. Además, debe ser posible mantener cultivos del organismo durante un período de tiempo largo en el laboratorio y en la planta industrial. El cultivo debe producir preferentemente esporas o alguna otra forma celular reproductora, para que los organismos se puedan inocular fácilmente en los grandes fermentadores. Una característica importante es que el organismo industrial crezca rápidamente y produzca el compuesto deseado en un período de tiempo relativamente corto. El organismo, además, debe ser capaz de crecer en un medio de cultivo líquido y relativamente barato, que se pueda obtener en grandes cantidades. Muchos procesos microbiológicos industriales utilizan fuentes carbonadas de desecho de otras industrias, como principal ingrediente o como suplemento para los medios de cultivo a escala industrial. Algunas de estas fuentes son, por ejemplo, el licor de maceración de maíz (un producto rico en nitrógeno y factores de crecimiento), el suero (un producto líquido de desecho de la 85 MICROBIOLOGIA
  • 86. industria lechera, que contiene lactosa y sales minerales) y otros materiales de desecho industriales, que tienen elevado contenido de carbono orgánico. (La utilización de estos materiales carbonados de desecho ayuda también a resolver los problemas de eliminación de residuos, creados por la elevada demanda biológica de oxígeno (BOD) de los residuos orgánicos de desecho). Además, un microorganismo industrial debería no ser dañino para las personas ni para los animales y plantas económicamente importantes. Debido al gran tamaño de la población dentro del fermentador y a la imposibilidad práctica de evitar la contaminación del ambiente fuera del fermentador, un patógeno podría plantear problemas potenciales desastrosos. Otro requisito importante de un microorganismo industrial es que sea posible eliminar las células microbianas del medio de cultivo con relativa facilidad. En el laboratorio, las células se retiran principalmente por centrifugación, pero la centrifugación a gran escala puede ser difícil o cara. Los organismos industriales más favorables son aquellos que tienen un tamaño de célula grande, porque las células más grandes se depositan rápidamente en un cultivo o pueden filtrarse fácilmente con materiales de filtro relativamente baratos. Los preferidos son los hongos, las levaduras y las bacterias filamentosas. Las bacterias unicelulares, debido a su pequeño tamaño, son difíciles de separar del fluido de cultivo. Finalmente, un microorganismo industrial debería ser susceptible de manipulación genética. En microbiología industrial, el incremento del rendimiento se ha obtenido primordialmente por medio de la mutación y selección. También es deseable que el organismo industrial sea capaz de sufrir recombinación genética, bien por un proceso sexual o por algún tipo de proceso asexual. La recombinación genética permite incorporar en un solo genoma, características genéticas de más de un organismo. Sin embargo, muchas cepas industriales se han mejorado enormemente por mutación y selección, sin el uso de la recombinación genética. 5.3. Productos industriales 5.3.1. Empleo de microorganismos en la elaboración de alimentos Los productos microbianos de interés industrial pertenecen a varios tipos principales. Incluyen a las propias células, como 86 MICROBIOLOGIA
  • 87. por ejemplo la levadura cultivada como alimento, para panadería o para la industria cervecera y sustancias producidas por las células. Como ejemplos de estas últimas figuran enzimas como la glucosa isomerasa, agentes farmacológicamente activos como los antibióticos, esteroides y alcaloides, especialidades y aditivos alimentarios como el popular "aspartame" y edulcorante de bebidas, así como productos químicos tales como el etanol. En la imagen inferior se ofrece un resumen de algunos productos industriales importantes, muchos de los cuales serán estudiados con detalle más adelante. 5.4. Metabolitos microbianos Anteriormente hablamos del proceso de crecimiento microbiano y describimos las diversas etapas: fase de latencia, fase logarítmica y fase estacionaria. En esta parte vamos a considerar el crecimiento microbiano tal como ocurre en un proceso industrial. Vamos a referirnos en primer lugar, a aquellos procesos en los que el producto deseado es un metabolito microbiano. Hay dos tipos fundamentales de productos metabólicos: primarios y secundarios. Un metabolito primario es el que se forma durante la fase primaria del crecimiento del microorganismo, mientras que un metabolito secundario es el que se forma cerca del final de la fase de crecimiento, frecuentemente cerca de, o en la fase estacionaria del crecimiento. Las diferencias entre un metabolito primario y un metabolito secundario se ilustran en la imagen de la izquierda. 87 MICROBIOLOGIA
  • 88. 5.4.1. Primarios Un proceso microbiano típico, en el que el producto se forma durante la fase primaria del crecimiento, es el alcohol (etanol) obtenido por fermentación (En microbiología industrial, el término fermentación se refiere a cualquier proceso microbiano a gran escala, sea o no sea bioquímicamente una fermentación. De hecho, la mayoría de las fermentaciones industriales son aeróbicas. El tanque en el cual se lleva a cabo la fermentación industrial se denomina fermentador y el microorganismo implicado es el agente de la fermentación.). El etanol es un producto del metabolismo anóxico de la levadura y de algunas bacterias y se forma como parte del metabolismo de la energía. Debido a que el crecimiento sólo puede tener lugar si puede producirse energía, la formación de etanol tiene lugar en paralelo con el crecimiento. En la imagen inferior, se muestra una típica fermentación alcohólica indicando la formación de células, de etanol, y la utilización del azúcar. 5.4.2. Secundarios Un tipo más complejo de productos industriales es aquel en el que el producto deseado no se produce durante la fase primaria del crecimiento sino durante la fase estacionaria. Los metabolitos producidos durante la fase estacionaria se denominan metabolitos secundarios y son algunos de los metabolitos más comunes y más importantes de interés industrial. Los más conocidos y más ampliamente estudiados son los antibióticos y en la imagen inferior puede verse la cinética del proceso de obtención de la penicilina. Mientras que el metabolismo primario es generalmente similar en todas las células, el metabolismo secundario presenta claras diferencias entre un organismo y otro. Las características reconocidas del metabolismo secundario son: 1. Cada metabolito secundario sólo lo forman relativamente pocos organismos. 2. Los metabolitos secundarios, aparentemente no son esenciales para el crecimiento y la reproducción. 3. La formación de metabolitos secundarios es extremadamente dependiente de las condiciones de crecimiento, especialmente de la composición del medio. Con frecuencia, se produce la represión de la formación del metabolito secundario. 4. Con frecuencia, los metabolitos secundarios se producen como un grupo de estructuras estrechamente relacionadas. Por ejemplo, se ha visto que una sola cepa de una especia 88 MICROBIOLOGIA
  • 89. del Streptomyces produce 32 antibióticos distintos pero relacionados, del tipo antraciclina. 5. Con frecuencia es posible obtener una espectacular superproducción de metabolitos secundarios, en tanto que los metabolitos primarios, ligados como están al metabolismo primario, usualmente no se pueden superproducir de una manera tan espectacular. Trofofase e idiofase. En el metabolismo secundario, las dos fases distintas del metabolismo se denominan trofofase e idiofase. La trofofase es la fase de crecimiento (el prefijo trofos, significa "crecimiento") mientras que la fase de producción de metabolitos es la idiofase. Si estamos tratando con un metabolito secundario debemos asegurar que durante la trofofase se proporcionen las condiciones apropiadas para un excelente crecimiento y que las condiciones se alteren adecuadamente y en el momento oportuno para que la formación del producto sea excelente. En el metabolismo secundario, la producción en cuestión puede no derivarse del sustrato primario del crecimiento, sino a partir de un producto que él mismo formó a partir del sustrato primario del crecimiento. Por tanto, el metabolito secundario se produce, generalmente, a partir de varios productos intermedios que se acumulan, bien en el medio de cultivo o bien en las células, durante el metabolismo primario. Una característica de los metabolitos secundarios es que las enzimas implicadas en la producción del metabolito secundario están reguladas separadamente de las enzimas del metabolismo primario. En algunos casos se han identificado inductores específicos de la producción de metabolitos secundarios. Por ejemplo, se ha identificado un inductor específico de la producción de estreptomicina, un compuesto denominado Factor A. 89 MICROBIOLOGIA
  • 90. Relación entre el metabolismo primario y el secundario. La mayoría de los metabolitos secundarios son moléculas orgánicas complejas que para su formación requieren un gran número de reacciones enzimáticas específicas. Se sabe, por ejemplo, que en la síntesis del antibiótico tetraciclina están implicados al menos 72 pasos enzimáticos separados y más de 25 en la síntesis de la eritromicina, y que ninguna de estas reacciones tiene lugar durante el metabolismo primario. Sin embargo, las vías metabólicas de estos metabolitos secundarios arrancan del metabolismo primario porque los materiales de partida para el metabolismo secundario vienen de las vías biosintéticas principales. 90 MICROBIOLOGIA
  • 91. Muchos metabolitos secundarios estructuralmente complejos, se originan a partir de precursores estructuralmente muy similares. 5.5. Control del crecimiento microbiano en alimentos La esterilización elimina completamente todos los microorganismos, incluidos los virus. La desinfección (higienización) reduce el número de patógenos hasta un nivel aceptable. La descontaminación hace que un instrumento o superficie que había sido contaminado previamente vuelva a ser estéril. La antisepsia trata los tejidos vivos para destruir o inhibir el crecimiento microbiano. La muerte microbiana tiene lugar cuando una célula no puede dividirse para dar lugar a nuevas células. De la misma manera que el crecimiento microbiano la muerte microbiana se define con respecto a toda la población, no en relación a la muerte de las células individuales. 5.5.1. Control químico 5.5.1.1. Actividad antimicrobiana Los agentes químicos que matan los microorganismos se denominan germicidas. Los germicidas que se utilizan para tratar objetos inanimados se llaman desinfectantes. Los germicidas que se aplican sobre tejidos vivos se denominan antisépticos. Los germiostáticos son agentes químicos que inhiben el crecimiento bacteriano. La selección de un germicida En la selección de un germicida, hay que considerar si dañará el tejido o el objeto que se va a tratar, si logrará controlar el microorganismo deseado y si el propósito del tratamiento es controlar o eliminar todos los microorganismos. Los germicidas se clasifican, de acuerdo con su actividad, en germicidas de alta actividad, baja actividad y actividad intermedia. La elección de un germicida depende de la presencia de otras sustancias, como por ejemplo la sangre o las heces, porque estos materiales poseen proteínas protectoras. El coste puede ser otro factor a considerar. 91 MICROBIOLOGIA
  • 92. Evaluación de los germicidas Los germicidas se evalúan comparando su actividad frente al fenol. El coeficiente de fenol es la relación que existe entre la dilución mas alta del fenol que mata un microorganismo en 10 minutos, dividida por la dilución más alta del germicida que produce el mismo efecto. La actividad de un germicida frente a un microorganismo específico se determina mediante el método del disco de papel o el test de dilución. La presencia y el tamaño de un halo de inhibición del crecimiento bacteriano, alrededor del disco impregnado con el germicida, indicará la actividad del mismo. En el test de dilución, se inocula un organismo control en las soluciones seriadas del germicida; a continuación, se incuban los tobos. La actividad del germicida viene indicada por la dilución más alta del germicida, que permanece transparente después del periodo de incubación. Los tipos de germicidas y sus mecanismos de acción El fenol es un benceno con un grupo hidroxilo. Los compuestos fenólicos tienen la misma estructura y otros grupos adicionales; todos ellos actúan desnaturalizando las proteínas. Los compuestos fenólicos también actúan Sobre los lípidos. El hexaclorofeno es un compuesto fenólico que ha sido reemplazado por la clorhexidina, menos tóxica para la especie humana. Los alcoholes son compuestos con un grupo hidroxilo. Dicho compuestos matan los microorganismos porque desnaturalizan las proteínas y desorganizan los lípidos de sus membranas plasmáticas. No actúan sobre las endosporal. El etanol y el isopropanol son utilizados como desinfectantes y antisépticos clínicos. Los halógenos son agentes oxidantes. Estos compuestos inactivan las enzimas mediante la oxidación de ciertos grupos funcionales. El iodo es un antiséptico y el cloro un desinfectante. El peróxido de hidrógeno no es un halógeno pero actúa por el mismo mecanismo de acción. Se utiliza como antiséptico débil para la limpieza de heridas y para desinfectar material médico y lentes de contacto. 92 MICROBIOLOGIA
  • 93. Las sales de los metales pesados reaccionan con los grupos sulfhidrilo de las proteínas y "envenenan" las enzimas; por lo tanto, matan los microorganismos. El Mertiolato y el Mercurocromo, compuestos orgánicos que contienen mercurio, son antisépticos utilizados en los tratamientos de la piel y las mucosas. Los surfactantes son compuestos que presentan en sus moléculas una parte hidrofílica y otra parte hidrofóbica; estos agentes penetran a través de las sustancias oleosas suspendidas en agua y dan lugar a emulsiones. Los surfactantes no matan los microorganismos pero facilitan su eliminación mediante el lavado con agua. Las sales de amonio cuaternario son poderosos agentes germicidas de acción surfactante. Son compuestos catiónicos que matan todo tipo de microorganismos celulares y también los virus que tienen membranas; para el tratamiento de bacterias Gram negativas se necesitan mayores concentraciones de estos detergentes. Los agentes aniónicos son desinfectantes de tipo medio que se utilizan generalmente para la desinfección de las mesas de trabajo, en los laboratorios de microbiología. Los agentes alquilantes actúan añadiendo pequeñas cadenas de átomos de carbono a las enzimas, que como consecuencia quedan inactivadas, lo que ocasiona la muerte de las células. El formaldehído, la formalina y el glutaraldehído son algunos de estos compuestos. El óxido de etileno es un compuesto gaseoso que se utiliza como agente esterilizante para el tratamiento de material termosesible y objetos voluminosos que no pueden ser esterilizados mediante otros sistemas. Sin embargo, es un compuesto muy tóxico para la especie humana. Los conservantes químicos se utilizan de forma rutinaria. Por ejemplo, el propionato cálcico se utiliza para conservar el pan, que de este modo puede durar casi indefinidamente. 5.5.2. Control biológico 5.5.2.1. Antimicrobianos naturales La temperatura es el factor medioambiental que más a menudo se utiliza para conservar los alimentos. El enlatado es el método más antiguo. Dos factores: el tiempo y la 93 MICROBIOLOGIA
  • 94. temperatura, determinan la efectividad del tratamiento en los alimentos enlatados. La refrigeración (alrededor de 5 0C) suele ser suficiente para detener el crecimiento de la mayoría de los microorganismos. Sin embargo, los microorganismos psierófilos pueden crecer a dicha temperatura. La ventaja del calor es que penetra en los objetos y, por tanto, puede matar todos los microorganismos (algunos tratamientos solamente actúan sobre las superficies de los objetos). Se puede emplear calor seco (flameado directo y horno de aire caliente) o húmedo (ebullición y esterilización mediante autoclave). El calor mata porque desnaturaliza las proteínas. La baja temperatura es un tratamiento microbisostatico; no esteriliza. El choque frío, enfriamiento repentino a 50C, puede matar a la mayoría de las células de un cultivo que se encuentre en crecimiento activo. La pasteurización es un tratamiento por calor que controla los microorganismos, pero no es un método de esterilización; produce unos daños mínimos sobre el alimento tratado. La congelación mata a la mayoría de las bacterias, pero las supervivientes permanecen vivas durante largos períodos de tiempo en un estado congelado. La congelación rápida es un sistema para conservar los cultivos bacterianos Existen dos formas de radiación que matan las bacterias; la luz ultravioleta (UV) y la radiación ionizante (rayos X y rayos gamma). La luz UV mata los microorganismos mientras porque que la radiación ionizante los destruye porque hace que los átomos expulsen electrones. Solamente se esterilizan las superficies de los objetos. La filtración no mata los microorganismos simplemente los elimina de un material. No es un método de esterilización propiamente dicho, porque los virus pueden pasar a través de los poros del filtro. La desecación es la eliminación del agua mediante evaporacion o sublimación (eliminación del agua congelada mediante vacio. La desecación no esteriliza, pero ayuda a controlar los microorganismos porque elimina un nutriente esencial, el agua. El incremento de la presión osmótica, mediante la adición de sal o azucar, se utiliza para conservar alimentos. 94 MICROBIOLOGIA
  • 95. La desecación y la salazón han sido métodos utilizados durante siglos para conservar la carne, el pescado y las frutas. Ambos métodos llevan consigo la eliminación del agua, que es esencial para la supervivencia microbiana. Los valores de pH bajos ayudan a conservar los alimentos porque detienen el crecimiento de muchos microorganismos. La adición de vinagre a los alimentos es un método para disminuir el pH. 95 MICROBIOLOGIA