Tema 16: El estudio de los microorganismos Biología 2º Bachillerato
TEMA 16: EL ESTUDIO DE LOS MICROORGANISMOS
MÉTODOS DE ESTUDIO
LOS CULTIVOS
MEDIOS DE CULTIVO
ESTERILIZACIÓN
SIEMBRA
EL CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS
LA OBSERVACIÓN
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
CICLO DEL CARBONO
CICLO DEL NITRÓGENO
LOS MICROORGANISMOS Y LAS ENFERMEDADES
VIRULENCIA
ENFERMEDADES INFECCIOSAS
VÍAS DE TRANSMISIÓN
ALGUNAS ENFERMEDADES
PREVENCIÓN
MÉTODOS PROFILÁCTICOS
MÉTODOS CURATIVOS
El estudio de los microorganismos requiere la utilización de poblaciones y, para ello, se hace necesario su cultivo en laboratorio.
CULTIVOS MICROBIANOS
Un medio de cultivo es una mezcla de compuestos que sirven de alimento a los microorganismos para favorecer su crecimiento y multiplicación. Según su estado pueden ser líquidos (agua mayoritariamente) o sólidos (agar-agar). También podemos clasificar los medios de cultivo según su finalidad:
Medios generales: aportan nutrientes para cualquier tipo de microorganismo.
Medios especiales: Contienen algún compuesto que favorece la multiplicación de un tipo de microorganismo concreto (enriquecidos, selectivos o diferenciales).
¿Cómo se realiza un cultivo?
Aislar el microorganismo
Esterilizar el medio
Sembrar
Métodos de esterilización
La esterilización es necesaria para eliminar todos los posibles microorganismos contaminantes de un medio (previo a la siembra). Una vez conseguida se dice que el medio es estéril.
Esterilización por calor: Seco (horno) o húmedo (autoclave). Normalmente se usa para esterilizar instrumental de laboratorio. Para medios de cultivo sólo sirve si se realiza a 100ºC, presión atmosférica y durante 30 minutos (para evitar la desnaturalización total de las proteínas).
Esterilización por filtración: Las membranas de celulosa, previamente esterilizadas por calor, sirven para filtrar líquidos y retener posibles microorganismos. Este método se utiliza con muestras líquidas delicadas que contengan enzimas, vitaminas, etc., susceptibles de estropearse con el calor.
Esterilización por radiación: Las radiaciones gamma matan los microorganismos. Su utilización es cara y peligrosa (sólo la usan la industria alimentaria y farmacéutica).
Utilización de antisépticos: Eliminan los microorganismos de una forma total durante cierto tiempo (impiden su crecimiento).
Pasteurización: Eliminación de las formas vegetativas de los microorganismos por choque térmico (calor húmedo a presión atmosférica). Puede ser rápida (70ºC 15´´) o lenta (62,5ºC 30´´+ enfriamiento, varias veces).
La siembra
Consiste en la introducción de los microorganismos en un medio de cultivo. Para llevarla a cabo se precisa de una serie de instrumental básico: pipetas, asa de siembra, aguja, matraces, tubos de ensayo, placas de Petri. Es necesario que todo el instrumental esté esterilizado y mantener unas condiciones asépticas durante el proceso.
EL CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS
Por crecimiento de los microorganismos se entiende el incremento del nº de células de la población.
Los factores que influyen en el crecimiento son la temperatura, el oxígeno y el pH.
Temperatura: Todos los microorganismos presentan una Tª óptima de crecimiento, una disgenésica (compatible con la vida pero no con su actividad) y una crítica (mueren).
CLASIFICACIÓN DE LOS MICRORGANISMOS SEGÚN SU Tª ÓPTIMA
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Psicrófilos
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De 0 a 10ºC
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Mesófilos
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De 25 a 37ºC
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Termófilos
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De 50 a 70ºC
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Hipertermófilos
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>80ºC
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Necesidad de oxígeno: Pueden ser aerobios estrictos (necesitan mucho oxígeno), aerobios facultativos (pueden vivir con poco oxígeno), anaerobios estrictos (no toleran la presencia de oxígeno) o anaerobios facultativos (toleran la presencia de pequeñas cantidades de oxígeno).
pH: Todos los microorganismos presentan un pH óptimo para su crecimiento.
FASES DE CRECIMIENTO DE UNA POBLACIÓN BACTERIANA
Si cultivamos bacterias en un medio discontinuo (sembramos e incubamos en un medio cerrado sin aportar más nutrientes ni eliminar residuos), el crecimiento de la población comprenderá cuatro fases:
Fase de latencia: Período de adaptación. No aumenta la población.
Fase exponencial: Crecimiento rápido. No existen factores limitantes. Tª, pH y presencia de oxígeno óptimos.
Fase estacionaria: La población se mantiene. Las células nuevas reemplazan a las muertas.
Fase de muerte: Los nutrientes se agotan y la presencia de residuos resulta tóxica. La población comienza a decrecer.
Si el cultivo bacteriano se realiza en un medio continuo (se suministran nutrientes y se eliminan residuos) se puede mantener la población en fase de crecimiento exponencial.
LA OBSERVACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS
Utilizando microscopios se pueden observar en vivo (método de gota pendiente) o muertos (tinción simple y tinción de Gram).
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
El flujo de energía en el ecosistema es abierto, puesto que, al ser utilizada en el seno de los niveles tróficos para el mantenimiento de las funciones propias de los seres vivos, se degrada y disipa en forma de calor (respiración). En cambio, el flujo de materia es, en gran medida, cerrado ya que los nutrientes son reciclados cuando la materia orgánica del suelo (restos, deyecciones,...) es transformada por los descomponedores en moléculas orgánicas o inorgánicas que, bien son nuevos nutrientes o bien se incorporan a nuevas cadenas tróficas.
Los elementos más importantes que forman parte de la materia viva están presentes en la atmósfera, hidrosfera y geosfera y son incorporados por los seres vivos a sus tejidos. De esta manera, siguen un ciclo biogeoquímico que tiene una zona abiótica y una zona biótica. La primera suele contener grandes cantidades de elementos biogeoquímicos pero el flujo de los mismos es lento, tienen largos tiempos de residencia. En cambio, el flujo a través de la parte biótica del ciclo es rápido pero hay poca cantidad de tales sustancias formando parte de los seres vivos.
MICROORGANISMOS Y SALUD
Los microorganismos patógenos causan infecciones. La infección es el ataque de los microorganismos a un ser vivo hospedador. La virulencia o patogenicidad depende de la capacidad que tenga el patógeno de producir una enfermedad.
La capacidad patógena de un microorganismo es debida a los Factores de Virulencia. Estos son:
Enzimas extracelulares que actúan sobre tejidos degradándolos.
Las Fimbrias que facilitan la adherencia de las bacterias.
Hemoaglutinina, molécula de la pared bacteriana que permite la unión a los eritrocitos.
Los flagelos que facilitan la diseminación por el organismo del huésped.
La capacidad de escapar a la respuesta inmune, por ejemplo, rodeándose de membrana celular perteneciente al huésped.
Toxinas: son sustancias producidas por el patógeno que tienen efecto tóxico. Actúan sin que exista colonización por parte del patógeno. Se pueden determinar dos tipos de toxinas. Estas son las exotoxinas que son liberadas al exterior celular y las endotoxinas que son moléculas de la pared bacteriana típicas de Gram -.
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EXOTOXINAS
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ENDOTOXINAS
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Tipo molecular
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Proteínas solubles
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Lipopolisacáridos
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Toxicidad
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Alta
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Baja
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Destrucción con calor
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Sí
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No
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Lugar de actuación
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Tejidos específicos
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Todo el organismo
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Anticuerpos
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Inducen la producción de AC
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No inducen la producción de AC
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Tipos de agentes infecciosos (agentes patógenos)
Las enfermedades infecciosas pueden ser producidas por los virus, como el de la gripe, las bacterias, como la que produce la meningitis, los protozoos, como el de la malaria, y por los hongos, como el responsable de la tiña.
En la actualidad se conocen nuevos agentes infecciosos como los Priones responsables de la enfermedad de Creutzfeldt – Jacob u otras encefalopatías espongiformes.
Los agentes infecciosos pueden ser transmitidos mediante contacto directo o indirecto.
Transmisión por contacto directo
Heridas en la piel, ej. Clostridium tetani.
Vía sexual, ej. Virus VIH.
Vía parental de madre a feto, ej. virus de la hepatitis.
Transmisión por contacto indirecto, utilizando un agente transportador
Por el aire, mediante gotitas (aerosoles) de humedad o por partículas de polvo.
Por el agua y alimentos contaminados debido a la existencia de malas condiciones sanitarias o higiénicas en la manipulación.
Por animales, a los que se denomina vectores y son los reservorios de la infección.
Las enfermedades por agentes patógenos se tratan con quimioterapia, utilizando sustancias químicas que actúan de forma más o menos selectiva sobre los patógenos.
Patógeno
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Prión
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Virus
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Bacteria
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Protozoo
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Alga
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Hongo
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Sustancia
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No existe
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Antiviral
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Antibiótico
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Quimioterapia específica
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Algicida
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Fungicida
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En toda sociedad es importante el control de las enfermedades infecciosas para prevenirlas o impedir su extensión. Para ello es necesario conocer el número de casos en un periodo de tiempo, la incidencia y el número de casos en un momento dado, la prevalencia. En ocasiones la aparición de un solo caso debe ser publicado urgentemente, es el caso de enfermedades como la peste, el cólera, la rabia, el ébola...
Las enfermedades pueden ser clasificadas atendiendo a los casos producidos o al área de distribución en:
Epidemia, cuando la enfermedad infecciosa afecta a un número elevado de la población en un tiempo corto. Suelen producir un gran número de muertes. Un ejemplo es la Viruela o la gripe.
Endemia, si la enfermedad afecta a las personas de una determinada región, en una época dada. No suele producirse un gran número de casos. La malaria es un ejemplo de endemia, se produce un zonas tropicales y en épocas de lluvia.
Pandemia, son epidemias que afectan a un gran número de individuos en poco tiempo y en una región muy grande. Por ejemplo en el año 2003 se produjeron un gran número de casos del SARS, o neumonía asiática atípica.
Actualmente, y gracias a la quimioterapia, las vacunas, la higiene y la educación preventiva, disminuye o se controla un gran número de enfermedades infecciosas. Pero en la otra cara de la moneda aparecen nuevos agentes patógenos que deben ser estudiados para poder tratar las enfermedades que producen.
ENLACES
Cultivos microbianos: http://www.unavarra.es/genmic/microgral/Tema%2002.-%20Cultivo%20de%20microorganismos.pdf
Ciclos biogeoquímicos: http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/ciclos.htm
Botulismo: http://es.wikipedia.org/wiki/Botulismo
Para el resto de enfermedades (SIDA, tétanos, salmonelosis…) puedes consultar wikipedia.
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