Manual Esencial de Microbiología y Bacteriología: Conceptos Clave y Prácticas de Laboratorio

Introducción a los Pioneros de la Microbiología

• Brefeld: Cultivos en medios de gelatina.
• Hesse: Introducción del agar.
• Domack: Prontosil contra neumococos hemolíticos.
• Fleming: Descubrimiento de la penicilina.
• Leeuwenhoek: Padre de la microbiología.

Biología Celular y Procariotas

Procariontes

Similitudes y características estructurales:

• Membrana celular simple.
• 1 cromosoma bacteriano.
• Ausencia de mitosis.
• Ausencia de citoesqueleto.

Clasificación y Tamaño de las Bacterias

Las bacterias gigantes miden > 0.5 mm y las ultramicrobacterias < 0.1 µm.

Bacterias Gram Positivas

• Sin espacio periplásmico.
• Mayor resistencia mecánica.
• Peptidoglucano grueso (90%).
• Ácidos teicoicos que representan el antígeno O.

Bacterias Gram Negativas

• Estructura más compleja.
• Espacio periplásmico (5-10%).
• Menor resistencia a ciertos compuestos.
• Peptidoglucano fino (< 0.1 µm).

Componentes Estructurales de la Pared Celular

• NAM (N-acetilmurámico): La mayoría contiene ácidos teicoicos, ácidos telurónicos y ácidos lipoteicoicos.
• Lipoproteína de Braun: Une las lipoproteínas del plasmalema con la membrana externa.
• Porinas: Canales que atreviesan la membrana externa.
• Protoplastos: Células desprovistas totalmente de pared celular.
• Esferoplastos: Células bacterianas que poseen restos de pared celular.
• Formas L: Células bacterianas que carecen total o casi totalmente de pared celular.
• Escherichia coli: El superenrollamiento se debe a las proteínas ADN-girasa y topoisomerasas.
• Quitosoma: Contiene la enzima quinasa sintetasa.
• β-galactosidasa permeasa: Permite el ingreso de lactosa en bacterias lactosa positivas.

Genética Bacteriana y Elementos Móviles

• Plásmidos de Agrobacterium: Inducen tumores en plantas.
• Plásmidos de Rhizobium: Permiten la simbiosis con leguminosas y la fijación del nitrógeno.
• Tipos de Elementos Transponibles: Secuencias de inserción, transposones y transposones conjugativos.
• Episomas: Plásmidos que pueden integrarse al genoma bacteriano quedando bajo control de replicación.
• Plásmidos (General): Codifican tres grupos de genes: replicación, características fenotípicas y formación de pili.
• Conjugación: Transferencia de ADN cromosómico de una bacteria donadora a una receptora.
• Transducción: Transferencia de ADN mediada por bacteriófagos.

Estructuras Especiales de las Bacterias

• Cápsula: Constituida por polisacáridos o polipéptidos. Constituye el antígeno capsular K. Se visualiza mediante tinción con tinta china.
• Flagelo Bacteriano: Compuesto por corpúsculo basal (en Gram positivas 1 par de anillos, en Gram negativas 2 pares de anillos), codo y filamento.
• Estructura de la Endospora: Pared, corteza, cubierta y exosporio.

Fisiología y Metabolismo Bacteriano

Mecanismos de Defensa Antioxidante en Aerobios

Las bacterias aerobias producen oxigenasa, superóxido dismutasa y catalasa:

• Superóxido Dismutasa: Destruye el superóxido y lo convierte en oxígeno y peróxido de hidrógeno.
• Catalasa: Convierte el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.
• Bacterias Utilizadas para Realizar Coeficiente Fenol: Salmonella typhi y Staphylococcus aureus.
• Catabolismo Bacteriano: Sigue las vías de la glucólisis, el ciclo de Krebs y la vía de las pentosas.

Clasificación según Requerimientos de Oxígeno

• Aerobias Estrictas: Requieren 21% de oxígeno (ej. Pseudomonas, Mycobacterium).
• Microaerófilas: Requieren 5% de oxígeno (ej. Campylobacter, Helicobacter).
• Anaerobias Obligadas: Sin oxígeno (ej. Fusobacterium, Clostridium).
• Anaerobias Facultativas: (ej. Staphylococcus, Streptococcus, enterobacterias).
• Capnófilas: 5-10% de dióxido de carbono (ej. Neisseria, Haemophilus).

Clasificación según Temperatura y Mecanismos de Entrada

• Psicrófilas: Pseudomonas, Listeria.
• Mesófilas: Staphylococcus, Streptococcus.
• Termófilas: Generalmente no patógenas.
• Mecanismo de Entrada en Gram Positivas: Atraviesan la capa de mureína y el plasmalema.
• Mecanismo de Entrada en Gram Negativas: A través de porinas, espacio periplásmico y plasmalema.

Micología y Fitopatología

• Esporas Sexuales y Homotálicos: Gametos que se originan del mismo talo.
• Reproducción Parasexual: Incluye recombinación mitótica; dos hifas adyacentes se unen para formar un solo segmento de hifa con dos núcleos.
• Relación Anamorfo - Teleomorfo:
  • Aspergillus - Eurotium / Emericella
  • Fusarium - Gibberella / Nectria
  • Penicillium - Talaromyces / Eupenicillium
  • Microsporum - Nannizzia
• Cleistotecio: Cuerpo fructífero cerrado de los ascomicetos.
• Ascosporas: Meiosporas formadas por Saccharomyces cerevisiae.
• Dermatofitos: Hongos dimórficos (ej. Trichophyton mentagrophytes, presenta hifas en espiral).
• Micelio: Cuerpo del hongo constituido por hifas.
• Clamidioconidias: Esporas fúngicas de paredes gruesas resistentes a factores ambientales.
• Ergosterol: Blanco terapéutico de los antifúngicos poliénicos.

Microorganismos Especiales: Rickettsias, Chlamydias y Mycoplasmas

Rickettsias

Bacterias Gram negativas, inmóviles, que se tiñen con Giemsa, Castañeda y Giménez. Se multiplican por fisión binaria y son inhibidas por tetraciclina y cloranfenicol. Géneros principales:

• Rickettsia
• Coxiella
• Rochalimaea
• Ehrlichia

Enfermedades asociadas:

• Fiebre Q: Coxiella burnetii (transmitida por aerosoles).
• Tifus marino: Rickettsia typhi (transmitida por pulga).
• Tifus endémico: Rickettsia prowazekii (transmitido por piojo).
• Fiebre de las trincheras: Rickettsia quintana (transmitida por piojo).

Chlamydias

Bacterias intracelulares obligadas. Especies: Chlamydia trachomatis, Chlamydia psittaci (produce ornitosis) y Chlamydia pneumoniae. Se tiñen con Giemsa (rojo o azul), Machiavello (rojo) y Castañeda (púrpura oscuro).

Mycoplasmas

Bacterias sin pared celular, no se tiñen con colorantes convencionales y se cultivan en medios con colesterol.

• Mycoplasma pneumoniae: Utiliza glucosa, produce neumonía. Su proteína P1 le permite adherirse a la mucosa respiratoria.
• Mycoplasma hominis: Utiliza arginina, causa fiebre postparto y pielonefritis.
• Ureaplasma urealyticum: Utiliza urea, causa uretritis no gonocócica.

Virología

• Fase de Eclipse: Periodo en el cual no se detectan partículas virales infectivas dentro de la célula.
• Interferón: Inhibidor viral producido por animales o cultivos celulares en respuesta a una infección viral.
• Taxonomía Viral: Orden (-virales), Familia (-viridae), Subfamilia (-virinae), Género (-virus), Especie (ej. Parvovirus).

Farmacología Antimicrobiana y Patología

• Quinolonas: Fármacos para alterar el ADN bacteriano.
• Corynebacterium diphtheriae: Identificable en secreción faríngea con gránulos metacromáticos.
• Linfocitos T CD8: Suprimen la producción de anticuerpos.
• Antibióticos Principales: Eritromicina, estreptomicina, penicilina, cloranfenicol, ampicilina.
• Infecciones Vaginales:
  • Vaginitis: Trichomonas vaginalis, Candida albicans.
  • Vaginosis: Gardnerella vaginalis, Mobiluncus.

Examen Práctico y Técnicas de Laboratorio

Pruebas Serológicas y Reacciones

• Hemaglutinación: Busca antígenos, usa reactivos con anticuerpos, emplea sangre, método cualitativo.
• Aglutinación: Busca anticuerpos, usa reactivos con antígenos, emplea suero, método cuantitativo y semicuantitativo.
• Inactivación del Suero: Realizada para conocer qué microorganismos se desarrollan; ocurre cuando la properdina y el complemento se inactivan, dejando la muestra susceptible a cualquier organismo.

Tinciones y Preparaciones Microscópicas

• Preparado en Fresco: Para reconocer características de movilidad, estructuras, morfología y agrupación.
• Coloración Gram: Fijación de la muestra, cristal violeta (puede reemplazarse por azul de metileno), lugol, alcohol-acetona, safranina y observación.
• Coloración Ziehl-Neelsen: Fijación, fucsina fenicada (calentada 3 veces), alcohol-ácido, azul de metileno (reemplaza al azul de toluidina) y observación.
• Coloraciones para Chlamydias: Machiavello, Giemsa, Castañeda.

Medios de Cultivo y Clasificación

• Según su Origen: Naturales, sintéticos y semisintéticos.
• Según su Consistencia: Líquidos, sólidos y semisólidos.
• Crecimiento en Medio Líquido: Cantidad, distribución y olor.
• Crecimiento en Medio Sólido: Cantidad, margen, consistencia y cromogénesis.
• Crecimiento en Medio Semisólido: Desarrollo y movilidad.
• Crecimiento en Placa Sólida: Tamaño, forma, borde, elevación, consistencia y cromogénesis.
• MacConkey: Selectivo (sales biliares y cristal violeta), diferencial (lactosa positivo/negativo), indicador rojo neutro.
• Caldo Selenito y Caldo Tetrationato: Favorecen el enriquecimiento selectivo de Salmonella (este último detecta la enzima tetrationato reductasa).
• Medio TCBS: Selectivo para aislamiento y cultivo de Vibrio cholerae a partir de heces, agua y alimentos contaminados. Contiene altas concentraciones de tiosulfato y citrato; vira de color verde a azul de timol / azul de bromotimol por degradación de sacarosa.
• Agar Citrato de Simmons: Diferencia enterobacterias según el uso de citrato de sodio; el azul de bromotimol actúa como indicador de pH.
• Agar Manitol Salado: Aisla Staphylococcus. Es positivo si muestra una zona amarillo brillante (fermentan manitol) y negativo si presenta zona roja o púrpura. Concentración salina al 7.5% e indicador rojo de fenol.

Pruebas Bioquímicas de Identificación

• Prueba de la Oxidasa: Objetivo de buscar la citocromo c oxidasa. Se agrega reactivo de Kovacs; si cambia de transparente a púrpura es positivo (ej. Pseudomonas).
• Prueba de la Catalasa: Detecta la enzima catalasa. El peróxido de hidrógeno se produce al utilizar la bacteria el azúcar por vía oxidativa. Es positivo si hay burbujas (ej. Staphylococcus).
• Prueba TSI (Triple Sugar Iron): Permite estudiar la capacidad de producción de ácido y gas a partir de glucosa, sacarosa y lactosa. También identifica la producción de sulfuro de hidrógeno ($H_2S$).
• Prueba LIA (Lysine Iron Agar): Permite diferenciar microorganismos que producen descarboxilación o desaminación de la lisina, además de detectar producción de $H_2S$.
• Prueba de la Ureasa: Determina si la bacteria hidroliza la urea mediante la ureasa, produciendo amonio y dióxido de carbono. Es positivo si el medio cambia de amarillo a rojo.
• Prueba del Indol: Las bacterias con triptofanasa son capaces de hidrolizar y desaminar el triptófano produciendo indol, ácido pirúvico y amoníaco. Se revela con la formación de un anillo rojo tras añadir reactivo de Kovacs.
• Prueba SIM (Sulfido, Indol, Movilidad):
  • S: Producción de sulfuro de hidrógeno.
  • I: Producción de indol (añadiendo reactivo de Kovacs, vira a rojo).
  • M: Movilidad (si se dispersa a partir de la picadura).