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MICROBIOLOGÍA GRADO FARMACIA US

-La taxonomía es la ciencia que estudia la clasificación de los seres vivos. Por lo tanto la taxonomía es la ciencia de la clasificación de las bacterias. *CLASIFICACIÓN Artificiales (semejanzas visibles): Reino-DivisiónOrden-Familia-Genero-Especie Naturales (filogenética): Según su parentesco o parecido evolutivo *NOMENCLATURA Consiste en dar nombre a las distintas categorías o grupos de semejanza: BINOMIAL (Linneo) Género + epíteto específico = ESPECIE , Ejemplo: Escherichia coli Los procariotas llevan de 3.500 a 3.800 millones de años en la Tierra. El posible orden de aparición es : anaerobias, cianobacterias y fotosínteticas productoras de O2. * CARACTERES PARA IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIA Tradicionales: Morfología: Tinciones, presencia o no de flagelos… Bioquímica y metabolismo: Respuestas al pH, Temperatura, Oxígeno… Características antígenicas, resistencia a antimicrobianos… Actuales: Medida del porcentaje G+C Hibridación del ADN Perfil de proteínas… Enzimas respiratorias *CONCEPTOS DE ESPECIE BACTERIANA

Especie: Colección de cepas que mantienen numerosas propiedades estables y que difieren de forma significativa de otro grupo de cepas. Dentro de un género, la especie con más características de ese género se denomina ESPECIE TIPO. Cepa: Población de organismos que descienden de un único organismo o de un aislamiento en cultivo puro. Dentro de una especie, la cepa con más características de la especie se denomina CEPA TIPO. Biotipo: conjunto de cepas de una especie que tienen ciertas características fenotípicas en común.

Serotipo: Conjunto de cepas que tienen las mismas características antigénicas *SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN Clasificación fenética Agrupan características fenotípicas. Todos los rasgos tienen la misma importancia. Agrupa a la bacteria en grupos de semejanza o taxones.

Clasificación filogenética Agrupa según las probables relaciones evolutivas. Por comparación de ARN, material genético y proteínas Para la elección del cronómetro molecular adecuado, debe ser una molécula distribuida universalmente, realizar una función homóloga en el organismo y la secuencia de la molécula elegida debe cambiar con una frecuencia que guarde relación con la distancia evolutiva medida. Los ARN ribosómicos son los cronómetros evolutivos. TEMA 3: REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE MICROORGANISMOS Cultivar microorganismos significa mantener a esos microorganismos multiplicándose y realizando su metabolismo en condiciones adecuadas. Para cultivar un microorganismo se necesita un medio que contenga todos los nutrientes necesarios para el microorganismo (medio de cultivo) y las condiciones fisicoquímicas adecuada para permitir su crecimiento y multiplicación (pH, temperatura…) Cualquier compuesto químico puede ser para el microorganismo: Beneficiosos: Los nutrientes. Algunos los necesitan en gran cantidad (macronutrientes) y otros en poca cantidad (micronutrientes)

Adversos: Tóxicos o dañinos para el microorganismo (antibacterianos) Indiferente: como el agar-gelatina Los nutrientes son utilizados por los microorganismos para la síntesis de componentes estructurales (96%) y para poder realizar su actividad biológica (4%). Los factores de crecimiento son aquellos componentes esenciales para el desarrollo, como las bases púricas, los aminoácidos o las vitaminas. Los factores de crecimiento tienen que ir siempre en el medio de cultivo. *TIPOS DE MICROORGANISMOS

Prototrofo: Son capaces de sintetizar todos los compuestos esenciales a partir de la fuente carbono/energía del medio de cultivo. Crecen en medios pobres Auxotrofos: No pueden sintetizar todos los compuestos esenciales al carecer de determinadas rutas metabólicas. No crecen en medios pobres. *FUENTES Fósforo: Se utiliza para la síntesis de aa nucleícos, aa teicoicos, ATP… Las bacterias lo usan y asimilan en forma de fosfato. Azufre: Síntesis de cistina, tiamina…Solo el S(0) y el SH- (-2) son asimilables. H2O: Agua Carbono: Los que usan Carbono inorgánico (CO2) se denominan autótrofos y los que usan Carbono orgánico heterótrofos. Nitrógeno: Se utiliza para síntesis de proteínas, aminoácidos…La mayor parte está en forma inorgánica (NH4). Las bacterias nitrificantes convierten NO3y NO2- en NH4 Las bacterias fijadoras convierten el N2 en NH4 La única forma asimilable de nitrógeno es la de NH4 *CATEGORÍAS NUTRICIONALES Fuente de energía Fotótrofos: luz Quimiótrofos: Oxidación de compuestos químicos Fuente de Carbono Heterótrofos: orgánica Autótrofos: Inorgánica (CO2) Fuente de electrones Litótrofos: Inorgánica Organotrofos: Orgánica

Fotolitotrofos Las cianobacterias y bacterias púrpuras y verdes del azufre (Dadores de electrones: SH2 o tiosulfato) Fotoorganotrofos Bacterias púrpuras que usan lactato, piruvato o etanol como dadores de electrones Tanto los fotolitotrofos como los fotoorganotrofos realizan la fotosíntesis, pero utilizan distintos dadores de electrones Quimiotrofos Degradan compuestos inorgánicos para obtener energía *Medios de cultivos Un medio de cultivo consta de un gel o una solución que cuenta con los nutrientes necesarios para permitir, en condiciones favorables de pH y temperatura, el crecimiento

de virus, microorganismos, células, tejidos vegetales o incluso pequeñas plantas. Pueden clasificarse atendiendo a diferentes características: Según origen : Medios naturales o medios artificiales Según su estado físico: Medios líquidos (crecimiento), medios sólidos (colonias) o medios semisólidos (movilidad) Según su composición: Definidos (mínimo) e indefinidos (Agar común) Medios especiales: Medios enriquecidos: suero, huevo…

Contiene

sangre,

Medios selectivos: Contienen inhibidores Medios diferenciales: Azúcar e indicador de pH Medios para pruebas metabólicas Medios para cultivo de Anaerobios.

Un cultivo puro es aquel que sólo contiene un tipo de microorganismo. Se obtienen a partir de colonias crecidas en medio de cultivo de sólido. Se diferencia del cultivo mixto, que es el que contiene más de un tipo de microorganismos. La reproducción bacteriana es asexual. MÉTODOS PARA MEDIR EL CRECIMIENTO BACTERIANO -Medida del aumento Masa/ Tiempo: El inconveniente es que no se diferencia células vivas o muertas. Existen métodos directos, como el peso seco, el contenido en nitrógeno o el contenido en carbono y métodos indirectos, como la turbidimetría.(Midiendo el aumento de turbidez en una muestra líquida, absorbancia) -Medida del aumento del nº de individuos/ Tiempo: Métodos directos como cámaras cuenta bacterias (PETROFF-HAUSSER) o contadores automáticos de células y métodos indirectos, como el recuento de células viables en placas de petri. Célula viable es aquella que es capaz de formar una sola colonia aislada en medio sólido 24-48 horas después de la toma de la muestra de cultivo. Para las muestras que poseen muchas bacterias/ ml se utilizan diluciones seriadas de 10 ml en 10 ml. Es decir 1 ml de muestra en 9 ml de caldo de cultivo bacteriano.

Cel/ml = nº colonia x factor de dilución [x 10-1 por que se suele poner 0.1 ml] El número de células final es igual al número de células iniciales por 2 elevado a n, siendo n el número de generación o división. Nº células = Nºc0 x 2n. El tiempo de generación (T G) es el tiempo que transcurre desde que una célula nace y se duplica o bien el tiempo necesario para que una población duplique el número de células. Depende de la especie bacteriana, el medio de cultivo y

las condiciones físicas. El tiempo de generación es menor a la temperatura óptima. La velocidad de crecimiento es el cambio (aumento o disminución) en el nº de células o masa celular por unidad de tiempo. La tasa instantánea de crecimiento, velocidad de crecimiento = nº de generaciones/T ln N / N0 μ (t−t0 = ) Si N=2N0 , tt0= tg μ ln 2 = (t−t 0 )

Tg=ln 2/μ

*Cultivo sincrónico

En este cultivo todas las células se dividen al mismo tiempo. Se utiliza en el estudio de la morfogénesis ( proceso biológico que lleva a que n organismo desarrolle su forma) durante la división celular.

*Diauxia Crecimiento bifásico cuando hay más de una fuente de carbono en el medio de cultivo. Hay dos velocidades de crecimiento diferente.

Enzimas constitutivo: glucosa Enzima adaptativo: lactosa

μ1 μ

μ1>μ2

*Cultivos continuos Crecimiento en periodos largos y en condiciones constantes. (Fermentadores industriales) .Son sistemas abiertos con flujo continuo de entrada y salida de medio Las características de este cultivo son: Siempre en fase exponencial Velocidad y volumen en cultivo constante Concentración celular constante

TEMA 4

1. Efecto de la temperatura

2. Efecto del pH 3. Presión hidrostática 4. Presión osmótica 5. Concentración de Oxígeno 6. Radiaciones

1.-Efecto de la temperatura A mayor temperatura mayor velocidad de crecimiento. Se usan estufas o baños de agua. Los microorganismos conocidos se mueven en un rango de temperatura denominado ``temperaturas cardinales´´ Temperatura mínima: Es la temperatura por debajo de la cual no existe metabolismo. Descenso de fluidez de la membrana citoplasmática Temperatura óptima: Temperatura a la que se da el mayor crecimiento y el Tg es mínimo Temperatura máxima: Temperatura por encima de la cual no existe vida. Desnaturalización proteica. Colapso de la membrana plasmática. Lisis térmica de la bacteria.

Según el margen de las temperaturas cardinales podemos tener:

Euritermos: Amplio margen. Ej: 0º a 45º Estenotermos: Margen estrecho. Ej: 35º37º a 40º-45º Según la temperatura óptima podemos tener:

2.-Efecto del pH

Cada microorganismo posee un rango de pH para el crecimiento y un pH óptimo. Acidófilos: 05.5 Neutrófilos: 5.5-8 Alcalófilos: 811.5

Si la actividad del agua la medimos en un rango de 0a 1 podemos clasificar a los microorganismos en: Bacterias: 0.90-0.99 : 0.80-0.90 Hongo fil: 0.80 Xerófilos: 0.75 3.-Presión hidrostática

Según la presión hidrostática que soporten los microorganismos pueden ser: Barosensibles: No pueden crecer a altas presiones Barófilos: La presión óptima se da a más de 400 atm. Hay dos tipos: Barófilos moderados: Pueden crecer a presión atmosférica ( presión óptima a 400 atm). Viven desde 5000 a 7000 m de profundidad. Barófilos extremos: No crecen a P atmosférica. (Presión óptima de 600-700 atm) Viven a más de 10000 m 4.-Presión osmótica El medio externo puede ser respecto al interior: Medio externo hipotónico: Turgencia. Entra agua en la célula Medio externo hipertónico: Plasmólisis. Sale agua de la célula

En los medios de cultivo hay que añadir NaCl para obtener un equilibrio osmótico adecuado. Los microorganismos osmotolerantes son aquellos que pueden vivir en medios con elevada salinidad Los microorganismos que viven en medios hipertónicos reciben el nombre de osmófilos y pueden ser:

Sacarófilos: Zumos de fruta Halófilos: que pueden ser: Débiles: 3% de NaCl Medios: 10% de NaCl Moderados: 25% de NaCl.

5.-Concentración de Oxígeno

Hay distintos tipos: Aerobios estrictos (obligados): Requieren O2 para crecer. Microaerófilos: Son aerobios estrictos que requieren para crecer concentraciones de O2 inferiores a la atmósfera Anaerobios estrictos (obligados): No toleran el O2 Facultativos: Cuando hay O2 lo utilizan y cuando no lo hay crecen en anaerobiosis. Aerotolerantes: Pueden permanecer en presencia de oxígeno pero no lo utilizan. 6.-Efecto de las radiaciones La radiación es la emisión y propagación de la energía a través del espacio.

TEMA 5 Y 6: CONTROL DE LOS MICROORGANISMOS 5. Control frente a agentes físicos 5. 1 Temperatura 5. 2 Presión 5. 3 Humedad y desecación

6. Control frente a agentes químicos

5.4 pH

6.1 Alcoholes 6. 2 Fenoles 6. 3 Detergentes 6. Iones metálicos 4 pesados

5.5 Agentes mecánicos

6.5 Agentes oxidantes

5. 6 Radiaciones

6.6 Agentes alquilantes 6. 7 Colorantes 6. 8 Ácidos orgánicos

Es necesaria realizar el control de los microorganismos para la prevención de enfermedades, contaminación de los alimentos o la conservación del medio ambiente. Antes de empezar veremos unos conceptos fundamentales: Esterilización: eliminación de toda forma de vida, incluida las endoesporas. Desinfección: destrucción de agentes infecciosos por agentes químicos. Desinfectantes: para objetos inanimados Antiséptico: para seres vivos (uso externo) Saneamiento (higienización): Disminuir la población microbiana a niveles no peligrosos para la salud pública. Asepsia: Técnicas empleadas para impedir el acceso de microorganismos al campo de trabajo (uso de mecheros, guantes) Antimicrobianos: sustancias que matan o inhiben el crecimiento de los microorganismos (antibacterianos…) Microbicidas: Sustancias que matan las formas vegetativas, pero no necesariamente las esporas de un microorganismo (bactericida, fungicida) Microbiostáticos: sustancias que inhiben el crecimiento de los microorganismos (bacterioestáticos…) Antibióticos: Sustancias producidas por un ser vivo que se oponen a la vida de otro ser vivo. 5.1 Temperatura Se pueden usar bajas temperaturas con efecto conservador o altas temperaturas por su efecto letal. Reduciendo la temperatura por debajo de la temperatura mínimos producimos un efecto microbiostáticos, es decir, inhibimos el crecimiento de los microorganismos. Este

método es utilizado en la conservación de cepas. Algunas técnicas empleadas son: Congelación : tiene como inconveniente que los cristales de hielo que se forman pueden resultar letal para el microorganismo. Para ello congelamos en presencia de sustancias que eviten el daño como la glicerina o la leche Congelación con nieve carbónica (-78ºC) Congelación con nitrógeno líquido (-180ºC) Liofilización: Congelación + desecación al vacío Aumentando la temperatura por encima de la Temperatura máxima se produce la inactivación microbiana, ya que se desnaturalizan las proteínas y se fusionan

los lípidos de la membrana. Para el saneamiento o la higienización se usa una inactivación parcial y para la esterilización se usa una inactivación total. Calor húmedo: Ebullición: calentar a 100º C Pasteurización: 62.8ºC durante 30 minutos. Eliminación patógenos de la leche Vapor a presión: autoclave E. Más penetración y menor temperatura y tiempo de actuación. No se puede usar en sustancias que se alteran por el calor como plásticos o sustancias grasas Calor seco: requiere mayor temperatura y tiempo de acción. Oxida a los componentes celulares Flameado: Hilos de siembra al rojo vivo (esterilización) Incineración: Esteriliza Aire caliente: Esteriliza. Material de vidrio seca y sustancias grasas-aceites 5.2 Presión osmótica Al crear un medio externo hipertónico, sale agua de la célula y se produce una plasmólisis, inhibiéndose el crecimiento. Se utiliza en la conservación de alimentos como salazones, mermeladas. 5.3 Humedad- Desecación La desecación al aire, hace que las bacterias entren en modo de latencia. Mata bacterias acuáticas y algunas patógenas. La endospora es resistente. La liofilización es una congelación más una desecación (Criodesecación) 5.4 pH

El pH ácido inhibe el crecimiento y ayuda a destruirlos mejor. Se usa para conservación de alimentos. En vinagre, en escabeche… 5.5 Filtración Consiste en pasar fluido (líquido, gas…) a través de material poroso. Hay dos tipos distintos de filtros:

Filtros de aire: Filtros faciales (quirófano, mascarilla) y filtros de flujo laminar (filtros HEPA en laboratorios de microbiología, quirófanos, sala de quemados…). En la cabina de flujo laminar el ambiente no es esteril. El filtro se extrae a través de filtros HEPA. Filtros de membrana (para líquidos) : Filtros de acetato de celulosa. Según el tamaño de lo que se quiera filtrar se usa un tamaño u otro de poro. 5.6 Ondas sónicas -Se usan ultrasonidos a una suspensión celular en medio líquido, destruyendo las membranas celulares. Destruyen los microorganismos por cavitación (Burbujas). Un ejemplo son los sonicadores. -Radiaciones: Hay dos tipos: No ionizantes: Ultravioletas. Actúa sobre el ADN. Superficies y ambientes, no atraviesa el cristal. Lámparas de UV. Luz visible: Daño indirecto. formación de H2O2. Catalasa Infrarrojo: daño por calor. Letal para las bacterias. Ionizantes: Efecto letal directo y efecto mutagénico: Rayos X: letales para radioterapia Rayos gamma: Esterilización en frío. 6.0 Control por antimicrobianos químicos:

6.1 Alcoholes

Dañan la membrana celular. El alcohol etílico de 96º desinfecta y el de 70º es antiséptico (menos volátil, menos desihidratante…). El alcohol isopropílico es menos volátil y más efectivo pero es tóxico. El alcohol sanitario es alcohol más otro antiséptico. 6.2 Fenoles

Dañan la membrana celular. No son esporicidas. Son eficaces en presencia de materia orgánica (suciedad). Tóxicos y desinfectantes. Los derivados fenólicos son bactericidas a bajas concentraciones. Ejemplos son el cresol o clorhexidina 6.3 Detergentes Dañan la membrana celular. Son compuestos tensoactivos. Aniónicos: Jabones, limpieza Catiónicos: Sales de amonio cuaternario. Se añaden al alcohol sanitario para que no se pueda emplear por vía oral. Algunos ejemplos son el cloruro de cetilpiridinio o cloruro de benzalconio que se emplea como antiséptico, en gotas óticas… 6.4 Iones metálicos pesados Principalmente de Hg, Ag y Cu Sales de mercurio: El mercurio es tóxico y se absorbe rápidamente. Un ejemplo es la mercromina. Poseen buen poder cicatrizante y es algo antiséptico, pero no funciona en presencia de materia orgánica (suciedad) Sales de plata: Nitrato de plata, se usa en quemaduras Sulfato de cobre: Fumigación de plantas 6.5 Agentes oxidantes Reacciona con aminoácidos sustituyendo grupos hidrógenos por grupos SH. Agua oxigenada: Eficaz contra organismos aerobios, ya que no poseen la enzima que degrada el H2O2, (la catalasa). Efecto antiséptico. Limpieza por arrastre. Un nuevo uso que se ha descubierto es como esterilizante en forma de gas plasma. Es una esterilización en frío. Se usa para instrumentos termolábiles y sensibles a la humedad. (endoscopios, broncoscopios, material óptico, desfibriladores) Peróxido de benzoilo: Muy potente. Se utiliza diluido. Halógenos: Todos esterilizan. No se deben usar en presencia de suciedad.

Cloro: A gran escala se usa en la potabilización de agua y a pequeña escala tenemos los hipocloritos (lejía) o las clorinas (menos irritante). Lejía y un detergente tiene gran poder desinfectante. Yodo: La tintura de yodo se usa en precirugías. Es muy efectivo pero algo irritante. Los yodóforos como la povidona yodada (vetadine) son detergentes que liberan yodo poco a poco.

6.6 Agentes alquilantes

Son esterilizantes. No se inactivan con suciedad. Son esporicidas. Irritan la piel y mucosa. No son antisépticos. Formaldehído-Formol: Esterilizan y desinfectan el ambiente. Irritan la piel. Glutaraldehído: Esterilizan material quirúrgico en frío. Óxido de etileno: Gas para esterilizar material termolábil. Formol: para habitaciones 6.7 Colorantes Violeta de genciana y cristal violeta. Inhiben el crecimiento de bacterias Gram + 6.8 Ácidos orgánicos Bajan el pH. Algunos ejemplos son el ácido acético, el láctico… El ácido bórico no se usa ya como conservante. Es antiséptico El ácido peracético es un agente esterilizante con alto poder oxidante. Es más efectivo en presencia de materia orgánica. TEMA 7: CONTROL POR AGENTES ANTIMICROBIANOS TERAPÉUTICOS Pueden emplearse para uso interno. Hay dos tipos: Quimioterapéuticos: Compuestos químicos sintéticos con actividad antimimicrobiana: Sulfamidas, quinolonas… Antibióticos: Sustancias producidas por seres vivos que se oponen a la vida de otro microorganismo. La mayoría de los antibióticos se han obtenido de un grupo relativamente pequeños de microrganismos (micromonospora, penicillium).

El antimicrobiano ideal debe poseer las siguientes características:

Actuar in vivo Debe ser e...