Fundamentos de Microbiología: Tipos Celulares, Control Microbiano y Aplicaciones

Tipos de Células

Células Procariotas

Son células más simples, primitivas y pequeñas. Incluyen a las bacterias y se caracterizan por no tener un núcleo definido.

Células Eucariotas

Son células más complejas, grandes y evolucionadas. Se dividen en:

• Célula Vegetal: Posee cloroplastos para realizar la fotosíntesis y una pared celular (generalmente de celulosa).
• Célula Animal: No posee cloroplastos ni pared celular rígida.

Clasificación Microbiana según Metabolismo y Condiciones

Por su Metabolismo Energético (Respiración)

• Respiración Aeróbica: Requiere oxígeno (O2).
• Respiración Anaeróbica: No requiere oxígeno.
• Anaerobios Estrictos: El oxígeno es tóxico para ellos.
• Anaerobios Facultativos: Pueden crecer con o sin oxígeno.

Por su Fuente de Carbono

• Autótrofos: Obtienen carbono a partir de fuentes inorgánicas como el CO2.
• Heterótrofos: Necesitan fuentes de carbono orgánico.

Por su Temperatura Óptima de Crecimiento

• Termófilas: Prefieren temperaturas elevadas (ej., > 45°C; Nota: el texto original indicaba 37°C, lo cual es atípico para termófilas).
• Mesófilas: Crecen mejor a temperaturas moderadas (ej., 20-45°C, incluye patógenos humanos con óptimo 30-37°C).
• Psicrófilas: Prefieren temperaturas bajas (ej., < 15-20°C; Nota: el texto original indicaba -37°C, probablemente un error).

Conceptos de Interacción Microorganismo-Hospedador y Enfermedad

• Enfermedad: Toda alteración del estado fisiológico normal de un organismo.
• Infección: Invasión y multiplicación de microorganismos (m.o.) en un hospedador, que puede o no producir enfermedad.
• Comensalismo: Un microorganismo (comensal) se beneficia de la relación sin dañar ni beneficiar significativamente al otro (hospedador).
• Oportunismo: Microorganismos comensales o de baja virulencia que causan enfermedad cuando las defensas del hospedador están debilitadas o cambian de hábitat normal.
• Sinergismo: Asociación de dos o más microorganismos cuyo efecto combinado es mayor que la suma de sus efectos individuales.
• Patógeno: Microorganismo o agente capaz de producir enfermedad.
• Parasitismo: Un organismo (parásito) vive a expensas de otro organismo de diferente especie (hospedador), causándole daño.
• Mutualismo: Ambos organismos (microorganismo y hospedador) se benefician de la interacción.

Tipos de Helmintos

Parásitos macroscópicos (gusanos):

• Nematelmintos (Nematodos): Gusanos cilíndricos.
• Platelmintos: Gusanos planos (incluye Cestodos y Trematodos).

Microbiología Práctica y Control

Preparación de Medios de Cultivo

Medio sólido deshidratado: Rehidratar y esterilizar (comúnmente en autoclave a 121°C por 15-20 min), luego enfriarlo a aproximadamente 45°C antes de verter en placas.

Curva de Crecimiento Bacteriano

Describe el desarrollo de una población bacteriana en un medio líquido cerrado. Fases:

1. Fase de Latencia (Adaptación): No hay aumento neto del número de células.
2. Fase Exponencial (Logarítmica): Máxima velocidad de división celular.
3. Fase Estacionaria: La tasa de crecimiento iguala a la tasa de muerte (agotamiento de nutrientes, acumulación de desechos).
4. Fase de Muerte (Declinación): La tasa de muerte supera a la tasa de crecimiento.

Terminología del Control Microbiano

• Esterilización: Técnica que consigue la destrucción o eliminación completa de toda forma de vida microbiana, incluidas las esporas.
• Desinfección: Proceso de destrucción de formas vegetativas de microorganismos patógenos en objetos inanimados, no siempre elimina las esporas.
• Antisepsia: Desinfección química aplicada sobre tejidos vivos (piel, mucosas).
• Asepsia: Ausencia de microorganismos patógenos en un objeto o área. Conjunto de procedimientos para impedir la llegada de microorganismos a un medio estéril o al organismo.
• Antiséptico: Compuesto químico que se utiliza para la antisepsia (aplicación en piel y mucosas).
• Bactericida: Agente que causa la muerte bacteriana.
• Bacteriostático: Agente que inhibe el crecimiento y la multiplicación bacteriana, sin necesariamente matarlas.

Métodos Físicos de Control Microbiano

• Frío (Refrigeración/Congelación): Disminuye la velocidad de las reacciones químicas y el metabolismo microbiano (efecto principalmente bacteriostático).
• Calor: Causa desnaturalización masiva de proteínas y enzimas vitales (efecto bactericida).
• Calor Húmedo: Más efectivo que el calor seco a la misma temperatura debido a la mayor capacidad de penetración del vapor de agua.
  • Autoclave: Esterilización por vapor a presión (121°C, 1 atmósfera de sobrepresión, por 15-20 minutos).
  • Pasteurización: Reduce la carga microbiana en líquidos (leche, zumos) para mejorar conservación y eliminar patógenos comunes. No esteriliza. Ejemplos:
    • LTLT (Baja Temperatura, Largo Tiempo): 63°C por 30 minutos.
    • HTST (Alta Temperatura, Corto Tiempo): 72°C por 15 segundos.
  • Tindalización (Esterilización Fraccionada): Calentamiento intermitente (ej., 100°C por 30-60 min) repetido durante 3 días consecutivos, con periodos de incubación intermedios para permitir la germinación de esporas.
• Calor Seco: Requiere temperaturas más altas y tiempos más largos que el calor húmedo.
  • Horno Pasteur (Poupinel): Esterilización por aire caliente (ej., 160-170°C por 2 a 3 horas).
• Desecación: Extracción o pérdida de agua. Inhibe el crecimiento (bacteriostático), pero las esporas pueden permanecer viables durante mucho tiempo.
• Presión Osmótica: Altas concentraciones de sales o azúcares crean un ambiente hipertónico que provoca la pérdida de agua de las células microbianas, inhibiendo su crecimiento.
• Radiaciones:
  • Radiación Ultravioleta (UV): Daña el ADN microbiano (baja penetración, útil para superficies y aire).
  • Radiaciones Ionizantes (Rayos X, Gamma): Alto poder de penetración, esterilizan materiales sensibles al calor.
• Agentes Mecánicos:
  • Filtración: Remoción física de microorganismos de líquidos o gases mediante filtros con poros de tamaño adecuado (esterilización de soluciones termolábiles).
  • Ultrasonidos: Ondas sonoras de alta frecuencia que pueden lisar células microbianas (cavilación).

Agentes Químicos de Control Microbiano

• Antimicrobiano: Término general para un compuesto o sustancia química que inhibe el crecimiento o destruye los microorganismos.
• Antibiótico: Compuesto orgánico de origen natural (producido por microorganismos) o sintético, que a bajas concentraciones inhibe selectivamente el crecimiento o destruye a las bacterias.

Microbiología de la Leche y Agua

Microorganismos Patógenos y Leche

• Transmitidos de Vaca a Hombre vía Leche: Brucella spp. (Brucelosis), Mycobacterium bovis (Tuberculosis), Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae (Mastitis).
• Transmitidos de Hombre a Hombre vía Leche (Contaminación post-ordeño): Salmonella Typhi (Fiebre tifoidea), Corynebacterium diphtheriae (Difteria), Shigella spp. (Disentería).

Procesamiento de la Leche

• Pasteurización de la Leche:
  • LTLT: 62-63°C por 30 min.
  • HTST: 72°C por 15 segundos.
  • Importante: Enfriamiento rápido posterior a ≤ 4.4°C.
• Prueba de la Fosfatasa: Control de calidad. Detecta la enzima fosfatasa alcalina, presente en la leche cruda e inactivada por una correcta pasteurización. Su presencia indica pasteurización inadecuada o recontaminación con leche cruda.
• Proceso UHT (Ultra High Temperature): Tratamiento térmico más intenso (135-150°C por 2-4 segundos). Produce leche esterilizada comercialmente con larga vida útil a temperatura ambiente.

Microbiología del Agua

• Bacterias Autóctonas del Agua: Géneros propios de ambientes acuáticos, a menudo involucrados en ciclos biogeoquímicos (ej., bacterias del hierro/manganeso): Siderocapsa, Clonothrix, Leptothrix, Crenothrix, Gallionella.
• Contaminantes Microbianos Patógenos del Agua:
  • Bacterias: Salmonella Typhi, otras Salmonella spp., Shigella spp., Vibrio cholerae, Escherichia coli patógenas, Campylobacter jejuni.
  • Protozoos: Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Cryptosporidium parvum.
  • Virus: Virus de la Hepatitis A y E, Poliovirus, Rotavirus, Norovirus, Adenovirus.

Tratamiento del Agua para Consumo (Potabilización)

Proceso multifásico para eliminar contaminantes y hacerla segura:

1. Sedimentación (Preliminar): Reposo del agua en grandes embalses o tanques para que las partículas grandes suspendidas decanten por gravedad (Nota: 30-60 días parece un tiempo muy largo para la sedimentación activa en planta, puede referirse al tiempo de residencia en embalses).
2. Coagulación y Floculación: Adición de coagulantes químicos (ej., sulfato de aluminio) que neutralizan cargas y aglutinan partículas pequeñas en flóculos más grandes. Se requiere agitación (ej., 30 min) seguida de sedimentación de los flóculos.
3. Filtración: Paso del agua a través de lechos filtrantes (arena, carbón activado) para remover partículas suspendidas, flóculos y microorganismos (puede eliminar hasta ~99% de bacterias).
4. Desinfección: Etapa final crucial para eliminar los patógenos restantes. Métodos comunes:
   • Cloración: Adición de cloro gas o hipocloritos. Forma ácido hipocloroso (HOCl), un potente agente oxidante. El "oxígeno naciente" es un concepto antiguo para describir su poder oxidante.
   • Ozonización: Uso de ozono (O3), un oxidante aún más fuerte que el cloro, efectivo contra bacterias, virus y protozoos (especialmente quistes resistentes).
   • Otros: Dióxido de cloro, cloramina, luz UV.