ESCUELA DE SALUD FACTORES QUE AFECTAN A LOS MICROORGANISMOS DIRIGIDO A: Alumnos de Escuela de Salud asignatura Biología y Microbiología PRE- REQUISITO: No tiene
INTRODUCCIÓN Debido a su pequeño tamaño y a su estilo de vida individual, las células procarióticas sufren los cambios ambientales de un modo mucho más directo e inmediato que las células de los organismos pluricelulares. A lo largo de miles de millones de años, las bacterias han venido estando sometidas a diversas presiones ambientales, y han respondido evolutivamente creando numerosos mecanismos de adaptación. Actualmente, las únicas formas de vida existentes en determinados ambientes extremos son exclusivamente procarióticas. Desafiando a nuestras ideas preconcebidas de lo que es la vida "normal", encontramos extraordinarios seres vivos unicelulares viviendo a ph muy ácidos o muy alcalinos, medrando en salmueras y salinas, o reproduciéndose a temperaturas de más de 100ºC y a grandes presiones. OBJETIVOS: Al finalizar el alumno será capaz de: Demostrar que no todos los microorganismos toleran del mismo modo un determinado factor ambiental Observar determinadas condiciones que son nocivas para una especie bacteriana, y neutras o beneficiosas para otra. Relacionar la importancia del comportamiento humano en las modificaciones del desarrollo microbiológico que pueden causar, manipulando factores del ambiente REALIZADO POR Tecnólogo Médico, Bioquímico de laboratorio clínico, Medico Laboratorista. DURACIÓN: 90 minutos NUMERO DE ALUMNOS POR DOCENTE Máximo 20 alumnos
MARCO TEÓRICO Hasta ahora hemos venido considerando el crecimiento de las bacterias en función de su fondo genético, en relación con los nutrientes, y en unas hipotéticas condiciones ideales (óptimas). Sin embargo, el trabajo experimental con microorganismos ha de tener en cuenta los factores ambientales, es decir, una serie de agentes físicos y químicos que 1. modifican la velocidad de crecimiento, provocando cambios que, a determinados valores de dichos factores pueden llegar a ocasionar la muerte de microorganismos; 2. condicionan la distribución de los microorganismos en sus ecosistemas y hábitat naturales; 3. permiten a los humanos controlar el crecimiento microbiano, por medio de la fijación de parámetros para: la mutagénesis, la esterilización y desinfección, la quimioterapia. Agentes físicos 1.- TEMPERATURA La temperatura es uno de los parámetros ambientales más importantes que condicionan el crecimiento y la supervivencia de los microorganismos. La temperatura afecta a la velocidad de crecimiento (y, por lo tanto al tiempo de generación, g). Cada bacteria (y suponiendo que el resto de condiciones ambientales se mantienen constantes) muestra una curva característica de tasa de crecimiento en función de la temperatura, donde podemos distinguir tres puntos característicos llamados temperaturas cardinales: a) temperatura mínima: por debajo de ella no hay crecimiento b) temperatura máxima: por encima de ella tampoco existe crecimiento. c) Temperatura óptima: permite la máxima tasa de crecimiento. El margen entre la temperatura mínima y la máxima se suele llamar margen de crecimiento, y en muchas bacterias suele comprender unos 40 grados. Por encima de la temperatura mínima la tasa de crecimiento va aumentando proporcionalmente hasta alcanzar la temperatura óptima, debido a que las reacciones metabólicas catalizadas por enzimas se van aproximando a su óptimo. En dicha temperatura óptima las enzimas y reacciones se dan a su máxima tasa posible.
Según el rango de temperaturas al que pueden crecer las distintas bacterias, se pueden establecer tres tipos principales: a) psicrófilas o criófilas: crecen a partir de entre -5 a 5 o C. b) Las mesófilas presentan temperaturas mínimas a los 10-15 o C, óptimas a los 25-40 o C y máximas entre 35 y 47 o C. La mayor parte de las bacterias (incluyendo las patógenas) pertenecen a esta categoría. c) Las termófilas presentan mínimos a 25 o C, óptimos a 50-75 o C y máximos entre 80 y 105 o C. Veamos brevemente unos cuantos casos de bacterias (y algún microorganismo eucariótico) adaptado a medios con temperaturas extremas, y sus respectivas adaptaciones a dichas condiciones: Ejemplos de medios permanentemente fríos son la mayor parte de las aguas oceánicas (cuya temperatura media es de unos 5 o C, pero que en las profundidades alcanzan sólo 1-2 o C por encima de cero) y las áreas permanentemente heladas del Ártico y de la Antártica. Algunas bacterias y hongos pueden crecer en alimentos (carne, leche, frutas y hortalizas) que se guardan en frigoríficos, alterando las cualidades organolépticas e incluso, echándolos a perder (una experiencia que casi todos hemos tenido). Los hábitats naturales con temperaturas permanentemente altas (por encima de 45-50 o C) están restringidas a unas pocas zonas de la biosfera, normalmente relacionadas con fenómenos volcánicos: Se han aislado bacterias termófilas en medios artificiales, como calentadores de agua domésticos e industriales. Los microbios han estado por todas partes durante miles de millones de años porque son capaces de adaptarse a cualquier cambio de ambiente. Pueden encontrar su hogar dondequiera y algunos de ellos viven en lugares en donde alguna vez creímos que NADA podría sobrevivir. Por ejemplo, los científicos han descubierto microbios que viven en las aguas hirvientes de las fuentes termales en el Parque Nacional de Yellowstone. Estos microbios "comen" hidrógeno gaseoso y azufre y "respiran" sulfuro de hidrógeno (un gas que huele como los huevos podridos).
Carl O. Wirsen/Visuals Unlimited Otros microbios amantes del calor viven millas debajo de la superficie del océano en grietas volcánicas donde no hay luz y el agua es una mezcla de arsénico venenoso, de sulfuro y otros químicos desagradables. Las pequeñas burbujas de la foto son bacterias que viven sobre la concha del mejillón alrededor de una salida volcánica llamada el respiradero de las Islas Galápagos. Otros microbios viven en los hielos eternos de la Antártica. Los microbios han sido hallados dentro de las piedras que componen las paredes de las viejas catedrales de Europa. Algunos científicos incluso creen que existe la posibilidad de que las bacterias hayan vivido alguna vez en Marte. Esta fotografía, tomada a través de un microscopio, muestra lo que algunos científicos creen que pueden ser los fósiles de bacterias minúsculas en una roca que se formó en Marte hace cerca de 4.500 millones de años (4.5 x 10 9 años). La roca se estrelló contra la Tierra como un meteorito hace millones años. Cortesía del NASA 2.- EFECTO ph La mayoría de las bacterias pueden crecer dentro de un margen de ph de su medio, manteniendo al mismo tiempo su ph interno óptimo prácticamente constante. Por ejemplo, E. COLI puede crecer entre ph 6 y ph 8, pero su ph interno es siempre 7.6 o cercano a este valor. Según el margen normal de ph a los que crecen las bacterias, estas se pueden clasificar en: Neutrofilas: si crecen de modo optima en torno a al neutralidad (ph entre 5.5 y 8). Acidofilas: si crecen de modo optimo entre ph 0 y 5. Alcalofilas: si crecen de modo optimo entre ph 8.5 y 11.5 La mayor parte de las bacterias son neutrófilas. Muchas bacterias neutrófilas modifican el ph del medio, y resisten entornos relativamente ácidos o alcalinos. Por ejemplo, algunas bacterias fermentativas excretan ácidos, mientras otras alcalinizan el medio, p. Ej., produciendo amonio a partir de desaminación de
aminoácidos.aunque los microorganismos pueden crecer en un margen más o menos amplio de ph (alrededor de un óptimo), los cambios bruscos pueden ser lesivos (afectando a la membrana y al transporte de solutos, e inhibiendo enzimas). Si el ph citoplásmico cae rápidamente hasta 5 o menos, la bacteria puede morir. BACTERIA ACOMODATICIA. Cada día nuestro estómago produce casi dos litros de jugo gástrico, que se compone principalmente de ácido clorhídrico concentrado y de enzimas digestivos. Para las bacterias y virus, que ingerimos con la comida, esa mezcla constituye un verdadero baño mortal e incluso los alimentos, antes de su llegada al intestino, son degradados parcialmente por tal potente líquido. Entonces, cómo es posible que la Helicobacter pylori viva a sus anchas en un ambiente tan agresivo y hostil? y cómo puede ejercer sus efectos adversos patológicos? La Helicobacter pylori es una bacteria espiraliforme que se localiza en el duodeno y sobre la superficie de las células de la mucosa gástrica, precisamente bajo la capa protectora del gel mucoso que las recubre, lo que evita su contacto directo con la gran acidez (ph 2,0) del jugo gástrico. La bacteria, para luchar contra la acidez, también cuenta con una enzima, la Ureasa, que actúa sobre la urea, bastante abundante en estómago, haciendo que ésta se descomponga en amoníaco y bicarbonato, que son moléculas alcalinas, con lo que se contrarresta la acidez gástrica. La posibilidad de supervivencia de la bacteria es grande, de modo que tras una infección aguda puede permanecer asintomático en el estómago durante muchos años. 3.- otros factores: a) desecación b) radiaciones c) ondas sonoras d) presión e) desinfectantes y antisépticos f) El hombre ha debido estudiar los diferentes comportamientos de las bacterias, con el fin de controlar su desarrollo desmesurado, sobre todo en el ambiente intrahospitalario, donde su proliferación dañaría el estado de salud de los pacientes, que por lo general se encuentran con su sistema inmunológico muy deprimido. Nota: El alumno deberá traer al taller un análisis de cada uno de estos factores descrito en una hoja carta (no mas que esto). Esto será analizado en el grupo de taller
INSUMOS Y EQUIPOS NECESARIOS PARA EL TALLER Laboratorio de ciencias básicas Hidróxido de sodio Ácido acético puro. pa Cultivos puros de bacilos y Cocaceas Tubos de ensayo taponados estériles (2 por alumno) Pipetas pasteur taponadas y estériles (2 por alumno) Chupetes gomas (uno por alumno) Estufa de cultivo a 37ªC Baño maría regulable Guantes Jabón desinfectante Toalla nova Caldo de cultivo Tripticase soya (distribuido en alícuota de 3 ml por tubo) Papel indicador de ph Tubos sometidos a proceso y con modificaciones Lápiz marcador DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO Actividad 1: El docente realiza y explica proceso de efecto temperatura, ph Actividad2: Los alumnos organizados en grupo realizan los procedimientos demostrados por el docente: EFECTO ph 1.- Se entregara a cada alumno un alícuota de cultivo puro. 2.- Inocular en dos tubos de caldo Tripticase soya. 3.- Cambiar el ph de uno de los caldos de cultivos (tubo prueba). Agregando solución alcalina o ácida según corresponda.medir ph y anotar y al otro solo inoculara el cultivo (tubo control). 4.- Incubar ambos tubos en estufa de cultivo a 37º C. 5.- Transcurridas 24 horas de incubación procederá a analizar desarrollo bacteriano. ( se observaran tubos que han sufrido el proceso) EFECTO TEMPERATURA 1.- Se entregara a cada grupo una alícuota de cultivo puro. 2.- Inocular en dos tubos de caldo Tripticase soya. 3.- Tubo prueba se deberá incubar en baño maría a 56ºC durante 24 horas 4.- Tubo control se deberá incubar en estufa de cultivo a 37ºC
5.- Transcurridas las 24 horas se debiera analizar los resultados obtenidos en referencia, a visualizar desarrollo microbiano. (en estos talleres se observaran tubos que han sufrido el proceso)
BIBLIOGRAFÍA Buscador Google Acción de los agentes físicos sobre las bacterias. Manual de laboratorio d tecnología medica Universidad austral METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN: Se realizará mediante un informe entregado por el alumno con todos sus resultados obtenidos, fundamentados en el marco teórico y la aplicación de una pauta.
Nombre del alumno: Fecha: Puntaje: Nota: Factores que afectan a los microorganismos C MC NC 1.Cumple con una correcta presentación personal: -delantal -pelo tomado -uñas cortas y limpias 2. Sigue indicaciones del profesor 3. Coopera en el trabajo en equipo 4. informe de los resultados a.- Descripción del procedimiento b.- Cepa utilizada c.- Factor (temperatura, ph, etc.) d.- Resultado obtenido e.- Fundamento teórico de sus resultados f.- Conclusión 5. Ordena y limpia su unidad al finalizar el taller C: Competente MC: Medianamente Competente NC: No.