NUTRICIN MICROBIANAPara obtener energa y elaborar nuevos componentes celulares, los organismos tienen que disponer de materias primas, o nutrientes. Los nutrientes son sustancias que se emplean en la biosntesis y produccin de energa y, en consecuencia, son necesarios para el crecimiento microbiano.

5.1 Requerimientos nutritivos esenciales

El anlisis de la composicin de la clula microbiana revela que ms del 95 % del peso seco de la clula est constituido por unos pocos elementos: carbono, oxgeno, hidrgeno, nitrgeno, azufre, fsforo, potasio, calcio, magnesio y hierro.

Estos se denominan macroelementos o micronutrientes, porque los microorganismos los captan en cantidades relativamente grandes.

Los seis primeros (C, O, H, N, S y P) son componentes de los hidratos de carbono, lpidos, protenas y cidos nuclecos.

Los cuatro macroelementos restantes se encuentran en la clula en forma de cationes y desempean diversos papeles. Por ejemplo, el potasio (K+) es necesario para la actividad de varias enzimas, incluyendo algunas que participan en la sntesis de protenas. El calcio (Ca2+) contribuye, entre otras funciones, a la termorresistencia de las endosporas. El magnesio (Mg2+) acta como cofactor de muchas enzimas, forma complejos con el ATP, y estabiliza los ribosomas y las membranas celulares. El hierro (Fe2+ y Fe+) forma parte de los citocromos y es cofactor de enzimas y de protenas transportadoras de electrones.

Todos los organismos, incluidos los microorganismos, requieren diversos micronutrientes o elementos traza: manganeso, cinc, cobalto, molibdeno, nquel y cobre.

Sin embargo, las clulas precisan de unas cantidades tan pequeas, que contaminantes presentes en el agua, recipientes y en los componentes habituales del medio son a menudo suficientes para el crecimiento.

Por ello, es muy difcil demostrar la necesidad de un micronutriente. En la naturaleza, los micronutrientes son alicuotas y probablemente, por lo general, no limiten el crecimiento.

Estos micronutrientes son normalmente parte de enzimas y cofactores, y facilitan la catlisis de reacciones y el mantenimiento de la estructura de protenas. Por ejemplo,

el cinc (Zn2+) se encuentra en el centro activo de algunas enzimas, pero tambin est involucrado en la asociacin de las subunidades reguladoras y catalticas de la aspartato carbamoiltransferasa en E. coli.

El manganeso (Mn2+) facilita a muchas enzimas la transferencia cataltica de los grupos fosfato.

El molibdeno (Mo2+) es necesario para fijar nitrgeno; y

El cobalto (Co2+) es un componente de la vitamina Bt2. Enzimas y transportadores de electrones.

Adems de los macroelementos o micronutrientes, los microorganismos pueden tener necesidades especiales que reflejen la naturaleza especial de su morfologa o de su habitat natural. Las diatomeas necesitan cido silcico (H4SiO4) para construir sus hermosas paredes celulares de slice [(SiO)].

Bacterias que crecen en lagos salinos y ocanos dependen de la presencia de concentraciones elevadas del ion sodio (Na+).

Por ltimo, debe recalcarse que los microorganismos requieren una mezcla compensada de nutrientes. Si un nutriente esencial no se encuentra disponible, el crecimiento microbiano se ver limitado, independientemente de la concentracin de otros nutrientes.

5.2 Requerimientos de carbono, hidrgeno y oxgeno

Las necesidades de carbono, hidrgeno y oxgeno suelen cubrirse al mismo tiempo.

El carbono es necesario para construir el esqueleto de todas las molculas orgnicas y, adems, las molculas que sirven como fuente de carbono aportan tambin, normalmente, tomos de oxgeno e hidrgeno.

Es decir, los compuestos de carbono constituyen la fuente de los tres elementos.

Por otra parte, ya que estos compuestos orgnicos se encuentran casi siempre reducidos y pueden donar esos electrones a otras molculas, pueden servir como fuentes de energa.

As, cuanto ms reducidos estn, mayor contenido energtico tendrn (p. ej., los lpidos tienen un mayor contenido energtico que los carbohidratos).

Esto es as porque, como veremos ms adelante, la transferencia de electrones libera energa cuando los electrones se mueven de dadores reducidos (con un potencial de reduccin ms negativo) a aceptores oxidados (ms electropositivos).

Una fuente de carbono muy importante que no aporta hidrgeno o energa es el dixido de carbono (CO2). Esto es as porque el CO2 est oxidado y carece de hidrgeno. Probablemente, todos los organismos pueden fijar CO2 esto es, reducirlo y transformarlo en molculas orgnicas. Sin embargo, por definicin, slo los organismos auttrofos pueden usar CO2 como fuente nica o principal de carbono.

Numerosos microorganismos son autotrofos, y la mayora de stos son fotosintticos, y utilizan la luz como fuente de energa. Algunos autotrofos oxidan molculas inorgnicas y obtenien energa al ceder esos electrones. Fijacin fotosinttica del dixido de carbono.

La reduccin del CO2 es un proceso que consume gran cantidad de energa. Por ello, muchos microorganismos no pueden usar CO2 como nica fuente de carbono, sino que dependen de la presencia de molculas complejas, ms reducidas, como fuente de carbono.

Los organismos que emplean molculas orgnicas preformadas y reducidas como fuentes de carbono son heterotrofos (estas molculas preformadas proceden generalmente de otros organismos). Como se indic anteriormente, la mayora de los heterotrofos usan nutrientes orgnicos como fuente de carbono y de energa.

Por ejemplo, la va glucoltica produce energa en forma de ATP y NADH, y tambin compuestos carbonados reducidos para utilizarlos en la biosntesis. Va glucoltica.La caracterstica nutricional ms notable de los microorganismos es su extraordinaria flexibilidad en relacin con las fuentes de carbono.

Experimentos de laboratorio indican que no existe ninguna molcula orgnica natural que no pueda ser utilizada por algn microorganismo.

Los actinomicetos pueden degradar alcohol amlico, parafina e incluso caucho. Algunas bacterias pueden emplear casi cualquier sustancia como fuente de carbono; por ejemplo,

Burkholderia cepacia puede utilizar ms de 100 compuestos diferentes de carbono.

Bacterias omnvoras, otras son extremadamente exigentes y catabolizan pocos compuestos de carbono. As, las bacterias metilotrofas metabolizan slo metano, metanol, monxido de carbono, cido frmico y similares molculas de un tomo de carbono.

Leptospira utiliza solamente cidos grasos de cadena larga como fuente principal de carbono y energa.

Parece ser que en los entornos naturales poblaciones muy complejas de microorganismos son capaces incluso de metabolizar sustancias sintetizadas por el hombre, como por ejemplo los pesticidas.

Molculas en principio indigestibles son oxidadas y degradadas en presencia de un nutriente que favorece el crecimiento y que es metabolizado al mismo tiempo, proceso denominado cometabolismo. Los productos resultantes de este proceso pueden ser utilizados como nutrientes por otros microorganismos. Biodegradacin y microorganismos.

5.3 Tipos nutricionales entre los microorganismos Adems de los requerimientos de carbono, hidrgeno y oxgeno, todos los organismos necesitan fuentes de energa y electrones para su crecimiento.

Los microorganismos pueden agruparse en clases nutricionales basadas en cmo satisfacen dichos requerimientos. (Tabla 5.1).

Tabla 5.1 Fuentes de carbono, energa y electrones

Fuentes de carbono

AutotrofosCO2 como nica o principal fuente de carbono

Heterotrofos

Molculas orgnicas preformadas reducidas, procedentes de otros organismos

Fuentes de energa

FototrofosLuz

QuimiotrofosOxidacin de compuestos orgnicos o inorgnicos

Fuentes de electrones

LitotrofosMolculas inorgnicas reducidas

OrganotrofosMolculas orgnicas

Ya hemos visto que los microorganismos pueden clasificarse en hetertrofos o autotrofos con respecto a su fuente preferente de carbono.

Por otra parte, existen nicamente dos fuentes de energa disponibles para los organismos: 1) la energa lumnica para la fotosntesis, y 2) la energa derivada de la oxidacin de molculas orgnicas o inorgnicas.

Los fototrofos emplean luz como fuente de energa;

Los quimiotrofos obtienen la energa a partir de la oxidacin de compuestos qumicos (orgnicos o inorgnicos). Tambin, los microorganismos tienen solamente dos fuentes de tomos de hidrgeno, o electrones.

Los litotrofos (esto es, que comen piedras) utilizan sustancias inorgnicas reducidas como fuente de electrones. Los organotrofos obtienen electrones o hidrgeno de compuestos orgnicos.

Fase lumnica de la fotosntesis; Oxidacin de molculas orgnicas e inorgnicas .

A pesar de la enorme diversidad metablica que presentan los microorganismos, la mayora puede incluirse en una de los cuatro tipos nutricionales, tomando como base sus fuentes primarias de energa, hidrgeno o electrones, o ambos, y carbono (Tabla 5.2). La inmensa mayora de los microorganismos estudiados hasta la fecha son auttrofos fotolitotrficos o heterotrofos quimioorganotrficos.

Los autotrofos fotolitotrficos (denominados a menudo fotoautotrofos o fotolitoautotrofos) utilizan energa lumnica y CO2 como fuente de carbono.

Las algas y las cianobacterias emplean agua como dador de electrones, liberando el oxgeno.

Las bacterias verdes y prpuras del azufre no pueden oxidar agua, pero captan electrones de dadores inorgnicos, como hidrgeno, sulfuro de hidrgeno y azufre elemental.

Los heterotrofos quimioorganotrficos (denominados a menudo quimioheterotrofos, quimioorganoheterotrofos o, incluso, simplemente heterotrofos) emplean compuestos orgnicos como fuentes de energa, hidrgeno, electrones y carbono para realizar la biosntesis. Con frecuencia, un mismo nutriente orgnico satisface todas estas necesidades.

Es interesante destacar que prcticamente todos los microorganismos patgenos son quimioheterotrofos.

Las otras dos clases comprenden pocos microorganismos, pero son a menudo muy importantes desde el punto de vista ecolgico. Algunas bacterias prpuras y verdes son fotosintticas y utilizan materia orgnica como dador de electrones y fuente de carbono.

Estos organismos hetertrofos fotoorganotrfcos (fotoorganoheterotrofos) habitan comnmente lagos y arroyos contaminados. Algunas de estas bacterias pueden crecer tambin como fotoautotrofos, teniendo como dador de electrones al hidrgeno molecular.

Los miembros del cuarto grupo, los autotrofos quimiolitotrficos (quimiolitoautotrofos) oxidan compuestos inorgnicos reducidos, como molculas de hierro, nitrgeno o azufre para liberar energa y electrones para la biosntesis. El dixido de carbono es la fuente de carbono. Unos pocos quimiolitotrofos pueden obtener el carbono de fuentes orgnicas y, por ello, son heterotrofos. Los quimiolitotrofos contribuyen en gran medida a las transformaciones qumicas de los elementos (p. ej., la conversin de amonio en nitrato, o de azufre en sulfato) que se producen continuamente en el ecosistema. Bacterias fotosintticas y quimiolitotrofas .

Aunque una especie particular puede pertenecer solamente a uno de los cuatro tipos nutricionales mencionados, algunas muestran una gran flexibilidad metablica y modifican sus modelos metablicos para adaptarse a los cambios ambientales. Por ejemplo, muchas bacterias prpuras no sulfreas se comportan como hetertrofas fotoorganotrofas en ausencia de oxgeno, pero oxidan molculas orgnicas y funcionan quimiotrficamente en presencia de niveles atmosfricos de oxgeno. Incluso, cuando hay poco oxgeno, la fotosntesis y el metabolismo oxidativo pueden funcionar simultneamente.

Otro ejemplo lo proporcionan bacterias como Beggiatoa que pueden obtener energa de fuentes inorgnicas, utilizando una fuente orgnica de carbono (aunque a veces puede ser el propio CO2). A estos microorganismos se les denomina habitualmente mixotrlcos, ya que combinan procesos metablicos quimiolitoautotrficos y heterotrficos.

Esta clase de flexibilidad parece compleja y confusa, pero aporta al organismo en cuestin una gran ventaja adaptativa cuando las condiciones ambientales cambian con frecuencia.

Tabla 5.2 Principales tipos nutricionales entre los microorganismos

Principales tipos nutricionales''Fuentes de energa, hidrgeno /electrones \ carbonoMicroorganismos representativos

Fotolitotrofa autotrfica(fotolitoautotrofa)

Energa lumnicaDador inorgnico de hidrgeno/electrones (H/e~)CO2 como fuente de carbonoAlgasBacterias prpuras y verdes del azufreCianobacterias

Fotoorganotrofa heterotrfica(fotoorganoheterotrofa)

Energa lumnica Dador orgnico de H/e~ Fuenteorgnica de carbono (puede emplearse tambin CO2)Bacterias prpuras no sulfreasBacterias verdes no sulfreas

Quimiolitotrofa autotrfica(quimiolitoautotrofa)

Fuente de energa qumica (inorgnica)Dador inorgnico de H/e~ CO2 como fuente de carbono

Bacterias oxidantes del azufreBacterias del hidrgenoBacterias nitrificantesBacterias oxidantes del hierro

Quimioorganotrofa heterotrfica(quimioorganoheterotrofa)Fuente de energa qumica (orgnica)Dador orgnico de H/e~ Fuente orgnica de carbonoProtozoosHongosLa mayora de las bacterias no fotosintticas(incluyendo la mayor parte de los microorganismos patgenos)

a Se han aislado bacterias que pertenecen a otras categoras nutricionales. Los tipos descritos se basan en las fuentes de energa, electrones y carbono. Entre parntesis se indica el nombre abreviado.

5.4 Necesidades de nitrgeno, fsforo y azufre

Para crecer, un microorganismo debe ser capaz de incorporar grandes cantidades de nitrgeno, fsforo y azufre. Aunque estos elementos pueden adquirirse a partir de los mismos nutrientes que aportan carbono, los microorganismos suelen emplear tambin fuentes inorgnicas. Mecanismos bioqumicos para incorporar nitrgeno, fsforo y azufre.

El nitrgeno es necesario para sintetizar aminocidos, purinas, pirimidinas, algunos hidratos de carbono y lpidos, cofactores de enzimas y otras sustancias.

Muchos microorganismos pueden emplear el nitrgeno en aminocidos y, a menudo, incorporar directamente el amonio por medio de enzimas, como glutamato deshidrogenasa o glutamina sintetasa y glutamato sintetasa.

La mayora de los microorganismos fototrofos y muchos no fotosintticos reducen nitrato a amonio, incorporndolo mediante la reduccin asimilatoria de nitrato. Numerosas bacterias (p. ej., muchas cianobacterias y la bacteria simbitica Rhizobium) pueden reducir y asimilar el nitrgeno atmosfrico mediante el sistema de la nitrogenasa .

El fsforo est presente en los cidos nucleicos, fosfolpidos, nucletidos como ATP, varios cofactores, algunas protenas y otros componentes celulares.

Casi todos los microorganismos usan fosfato inorgnico como fuente de fsforo y lo incorporan directamente. Niveles bajos de fosfato limitan el crecimiento microbiano en numerosos entornos acuticos. La captacin de fsforo por E. coli ha sido muy estudiada. Esta bacteria puede utilizar tanto fsforo orgnico como inorgnico.

El azufre es necesario para la sntesis de sustancias como los aminocidos cistena y metionina, algunos hidratos de carbono, biotina y tiamina. La mayora de los microorganismos utilizan sulfato como fuente de azufre y lo reducen mediante la reduccin asimilatoria de sulfato; unos pocos precisan de una forma reducida de azufre, como cistena.5.5 Factores de crecimiento Los microorganismos carecen de una o ms enzimas esenciales. Por ello, no pueden elaborar todos los constituyentes indispensables, sino que deben obtenerlos, o a sus precursores, del ambiente.

Los compuestos orgnicos que son necesarios porque son componentes celulares esenciales, o sus precursores, y no pueden sintetizarse por el organismo, se denominan factores de crecimiento. Existen tres clases principales de factores de crecimiento: 1) Los aminocidos se necesitan para la sntesis de protenas, y

2) Las purinas y pirimidinas, para la sntesis de cidos nucleicos.

3) Las vitaminas son molculas orgnicas pequeas que normalmente forman la totalidad o parte de los cofactores enzimticos y slo se requieren cantidades pequeas para el crecimiento.

Las funciones de algunas vitaminas seleccionadas y ejemplos de microorganismos que las precisan se exponen en la Tabla 5.3.

La observacin de que numerosos microorganismos pueden sintetizar grandes cantidades de vitaminas ha permitido su empleo en la industria. Diversas vitaminas hidroflicas o hidrofbicas se producen parcial o totalmente en grandes incubadores industriales.

Tabla 5.3 Funciones de algunas vitaminas comunes en los microorganismos

VitaminaFuncionesEjemplos de microorganismos que requieren vitaminas"

Biotina

Carboxilacin (fijacin de CO2) Metabolismode compuestos monocarbonados

Leuconostoc mesenteroides (B)Saccharomyces cerevisiae (H)Ochmmonas malhamensis (A)Acanthamoeba castellana (P)

CianocobalaminaReagrupamientos molecularesMetabolismo de compuestosmonocarbonados: transporta grupos metiloEspecies de Lactobacillus (B) Euglena gracilis (A) Diatomeas y otras muchasalgas (A) Acanthamoeba castellana (P)

(B12)

Metabolismo de compuestos monocarbonadosEnterococcus faecalis (B)Tetrahymena pyriformis (P)

cido flico

Transferencia de grupos acilo

Lactobacillus casei (B)Especies de Tetrahymena (P)

cido lipoico

cido pantotnicoPrecursor de la coenzima A: transporta gruposacilo (oxidacin del piruvato, metabolismo de los cidos grasos)Proteus morganii (B) Especies de Hanseniaspora (H) Especies de Paramecium (P)

Piridoxina (Be)Metabolismo de los aminocidos (p. ej., transaminacin)Especies de Lactobacillus (B)Tetrahymena pyriformis (P)

Niacina (cido nicotnico)

Precursor de NAD y NADP: transporta electrones y tomos de hidrgeno

Brucella abortas, Haemophilus influenzae (B)Blastocladia pringsheim (H) Crithidia fasciculata (P)

Riboflavina (B2)

Precursor de FAD y FMN: transporta electrones o tomos de hidrgenoCaulobacter vibrioides (B)Especies de Dictyostelium (H)Tetrahymena pyriformis (P)

Tiamina (B,)Transferencia de grupos aldehido (decarboxilacin del piruvato, oxidacin ot-ceto acidaBacillus anthracis (B) Phycomyces blakesleeanus (H) Ochromonas malhamensis (A) Colpidium campylum (P)

Los microorganismos representativos son miembros de los siguientes grupos: bacterias (B), hongos (H), algas (A) y protozoos (P).

5.6 Captacin celular de nutrientes

El primer paso en la utilizacin de un nutriente consiste en su captacin por la clula. Los mecanismos de captacin deben ser especficos esto es, hay que tomar las sustancias necesarias y no otras. No es til para una clula captar una sustancia que no puede utilizar. Como los microorganismos viven a menudo en habitat pobres en nutrientes, deben ser capaces de transportarlos en contra de un gradiente de concentracin, desde soluciones diluidas hasta el interior de la clula. Finalmente, las molculas de nutrientes tienen que atravesar la membrana plasmtica selectivamente permeable, que no permitir el paso libre a la mayora de las sustancias.

Considerando la gran variedad de nutrientes existentes y la complejidad del proceso de nutricin celular, no resulta sorprendente que los microorganismos utilicen varios mecanismos de transporte diferentes. Los ms importantes son la difusin facilitada, el transporte activo y la translocacin de grupo. Se cree que los microorganismos eucariotas no utilizan la translocacin de grupo, sino que captan los nutrientes por endocitosis (microorganismos eucariotas).

Difusin facilitada Algunas sustancias, como el glicerol, pueden atravesar la membrana plasmtica por difusin pasiva.

La difusin pasiva, denominada a menudo simplemente difusin, es el proceso por el cual las molculas se desplazan desde una regin de concentracin elevada a otra con menor concentracin, debido a una agitacin trmica aleatoria. El nivel de difusin pasiva depende de la diferencia de gradiente de concentracin entre el exterior de la clula y su interior (Figura 5.1).Es necesario un gradiente de concentracin bastante elevado para que se realice una captacin de nutrientes adecuada por difusin pasiva (esto es, la concentracin externa del nutriente debe ser alta), disminuyendo el nivel de captacin a medida que se adquiere ms nutriente, salvo que ste se utilice inmediatamente. Molculas muy pequeas como H2O, O2 y CO2 atraviesan a menudo las membranas por difusin pasiva. Grandes molculas, iones y sustancia polares no atraviesan las membranas por difusin pasiva.

Figura 5.1 Difusin pasiva y facilitada. El nivel de difusin depende de la diferencia de gradiente de concentracin del soluto.Obsrvese que cuando est funcionando un transportador de difusin facilitada, se produce un efecto de saturacin o meseta por encima de un valor especfico de gradiente. Dicho efecto de saturacin se observa siempre que una protena transportadora medie en el proceso.

Figura 5.2 Modelo de difusin facilitada. El transportador de membrana puede cambiar su conformacin despus de unirse a un soluto, liberndolo posteriormente al interior de la clula. Luego, recupera su conformacin original, orientado hacia el exterior, quedando listo para captar otra molcula de soluto. Como no hay aporte de energa, las molculas continuarn entrando en la clula mientras que su concentracin sea superior a la del exterior.

El nivel de difusin a travs de las membranas selectivamente permeables aumenta considerablemente cuando intervienen protenas transportadoras, denominadas permeasas, que estn inmersas en la membrana plasmtica.

Como el transportador facilita el proceso de difusin, ste se denomina difusin facilitada. La velocidad o tasa efectora en la difusin facilitada tambin aumenta con el gradiente, pero lo hace mucho ms rpidamente que en la difusin pasiva, y a concentraciones inferiores de la molcula que difunde (Figura 5.1).

Obsrvese que el nivel de difusin alcanza una meseta por encima de un valor de gradiente especfico, debido a la saturacin del transportador esto es, la protena transportadora se une y traslada tantas molculas de soluto como sea posible. La curva resultante es similar a una curva enzima-sustrato y diferente de la respuesta lineal observada en la difusin pasiva.

Las protenas transportadoras permeasas se parecen tambin a las enzimas en su especificidad por la sustancia que transportan; cada una es selectiva de una sustancia y slo transportar solutos muy similares. Aunque en este proceso participa una protena transportadora, se trata de una autntica difusin. El movimiento de las molculas no necesita un aporte adicional de energa, est dirigido por un gradiente de concentracin en toda la membrana. Si desaparece el gradiente de concentracin, el movimiento neto hacia el interior se detiene. El gradiente puede ser mantenido mediante la transformacin del nutriente transportado en otro compuesto, o bien, en el caso de eucariotas, transportndolo a otro compartimiento intracelular.

Parece que el complejo de protena transportadora cruza toda la membrana (Figura 5.2).Una vez que la molcula de soluto se une por el exterior, el complejo transportador puede cambiar su conformacin y liberar la molcula en el interior de la clula. A continuacin, volver a adquirir su forma original, quedando listo para captar otra molcula. El efecto neto es que una molcula no liposoluble puede penetrar en la clula debido a su gradiente de concentracin. Recurdese que este mecanismo es dependiente de gradientes de concentracin y, por tanto, reversible. Si la concentracin del soluto es superior dentro de la clula, se desplazar hacia el exterior. Como la clula metaboliza los nutrientes entrantes, est favorecida la entrada a la clula.La difusin facilitada no parece que sea importante en los procariotas, ya que la concentracin de nutrientes normalmente es ms baja fuera de la clula. El glicerol se transporta por difusin facilitada en E. coli, Salmonella typhimurium,Pseudomonas, Bacillus y otras bacterias. Este proceso es mucho ms destacado en las clulas eucariotas, que lo utilizan para transportar diversos azcares y aminocidos.

Transporte activo

Los mecanismos de difusin facilitada no son siempre adecuados y la clula debe utilizar otros mtodos. Los dos procesos de transporte ms importantes para estas situaciones son el transporte activo y la translocacin de grupo.

El transporte activo permite el transporte de molculas de soluto hacia concentraciones ms elevadas, o en contra de un gradiente de concentracin, utilizando un aporte de energa metablica. Como el transporte activo comprende la actividad de un transportador proteico, se parece en algunos aspectos a la difusin facilitada. Las protenas transportadoras o permeasas se unen a determinados solutos con una gran especificidad por las molculas que transportan. En ambos sistemas, difusin facilitada y transporte activo, molculas de soluto similares pueden competir por la misma protena transportadora.

El transporte activo se caracteriza tambin por el efecto de saturacin del transportador en concentraciones de soluto elevadas (Figura 5.1). Sin embargo, el transporte activo se diferencia de la difusin facilitada por el uso de energa metablica y su capacidad de concentrar sustancias. Los inhibidores metablicos que bloquean la produccin de energa inhibirn el transporte activo, pero no afectarn a la difusin facilitada (al menos, por un perodo corto de tiempo).

En bacterias Gram negativas, los solutos deben atravesar antes la membrana externa, requirindose otros sistemas de transporte activo.

Translocacin de grupo

En el transporte activo, las molculas de soluto se desplazan a travs de una membrana sin modificarse. Muchos procariotas captan tambin molculas mediante translocacin de grupo, proceso por el cual una molcula es transportada al interior celular despus de alterarse qumicamente. El sistema de translocacin de grupo que mejor se conoce es el dependiente de fosfoenolpiruvato: sistema fosfotransferasa de azcares (PTS, sugar phosphotransferase system). Transporta diversos azcares al interior de las clulas procariotas, fosforilndolos mediante fosfoenolpiruvato (PEP) como dador de fosfato. PEP + azcar (exterior) > piruvato + azcar-P (interior) El PTS es bastante complejo.

Captacin de hierro Casi todos los microorganismos necesitan hierro para vivir; est presente en citocromos y muchas enzimas. La captacin de hierro es difcil debido a la extrema insolubilidad del ion frrico (Fe3+) y de sus derivados, quedando poco hierro libre disponible para su transporte. Muchas bacterias y hongos han superado esta dificultad gracias a la secrecin de siderforos [Griego, transportadores de hierro]. Los siderforos son molculas de bajo peso molecular capaces de acomplejar hierro frrico y aportarlo a la clula. Estas molculas transportadoras de hierro son normalmente hidroxamatos o fenolatos-catecolatos.

Despus de que el hierro ha entrado en la clula, se reduce a la forma ferrosa (Fe +). El hierro es tan fundamental para los microorganismos que stos pueden utilizar ms de una va de captacin de hierro para asegurar un aporte adecuado.CRECIMIENTO MICROBIANOConceptos1. El crecimiento de un microorganismo se define como el aumento de sus componentes celulares, que puede tener como resultado un incremento de su tamao o del nmero de su poblacin, o de ambos.

2. Cuando los microorganismos crecen en un sistema cerrado, el crecimiento de la poblacin permanece en fase exponencial durante tan slo unas pocas generaciones, pasando a una fase estacionaria debido a factores como la limitacin de nutrientes y la acumulacin de residuos. En un sistema abierto, donde se renuevan continuamente los nutrientes y se eliminan los residuos, la fase exponencial puede mantenerse durante perodos largos.

3. Se pueden emplear diversas tcnicas para estudiar el crecimiento microbiano, midiendo los cambios observados en el nmero total de clulas, la poblacin de microorganismos viables o la masa celular.

4. La disponibilidad de agua, el pH, la temperatura, la concentracin de oxgeno, la presin atmosfrica, la radiacin y muchos otros factores ambientales influyen sobre el crecimiento microbiano. Sin embargo, muchos microorganismos y, en particular, las bacterias, han conseguido adaptarse y desarrollarse en condiciones ambientales extremas que destruiran a la mayora de los organismos superiores.

5. En el entorno natural, a menudo el crecimiento se ve severamente limitado por los nutrientes disponibles y otros muchos factores ambientales.

6. Las bacterias se pueden comunicar entre s y conducirse de una forma cooperativa mediado por seales dependientes de la densidad de poblacin.

El crecimiento puede definirse como un incremento en los constituyentes celulares; este crecimiento ocasiona un aumento del nmero de clulas en el caso de los microorganismos que se multiplican por procesos como gemacin y fisin binaria.

Las bacterias se reproducen por fisin binaria, esto quiere decir que las clulas van aumentando en longitud, hasta dos veces la inicial y, al final, se dividen en dos. Se duplica el material gentico, se inicia la citocinesis (divisin del citoplasma) y la escisin de la membrana y la pared celular, stas crecen hacia el interior y acaban dividiendo a la clula en dos. Cuando la nueva pared celular no se divide, o cuando lo hace incompletamente, se forman cadenas de bacterias.Algunas especies de bacterias se reproducen con rapidez y la replicacin en condiciones ptimas se lleva a cabo tan solo en unos 15 minutos mientras que en otras podra tardar hasta 18 horas. Si el suministro de nutrientes fuese ilimitado, creceran indefinidamente a velocidad constante, pero afortunadamente su crecimiento se encuentra restringido por la escasez de nutrientes y otros factores del medio ya sea natural o artificial.

En el ltimo caso, clulas individuales se agrandan y dividen para originar dos clulas hijas de un tamao aproximadamente igual.

Si el microorganismo es cenoctico esto es, multinucleado, en el que las divisiones nucleares no se acompaan de divisiones celulares el crecimiento produce un incremento de tamao, pero no del nmero de clulas.

6.1 Curva de crecimientoCuando los microorganismos se cultivan en un medio lquido, normalmente se trata de un cultivo discontinuo o en sistema cerrado esto es, se incuban en un tubo de ensayo cerrado al que no se aade ms cantidad de medio que la inicial; en consecuencia, las concentraciones de nutrientes disminuyen y las de residuos aumentan.

Figura 6.1 Curva de crecimiento microbiano en un sistema cerrado.

I. Fase de latencia (lag) (tramo entre A y B )Cuando se introducen microorganismos en un medio de cultivo fresco, normalmente no se produce un aumento inmediato del nmero de clulas o de masa y, por ello, este perodo se denomina fase de latencia (lag). Aunque la divisin celular no se produce inmediatamente y no hay un incremento neto de masa, es un proceso activo, la clula est sintetizando nuevos componentes. Una fase de latencia previa al comienzo de la divisin celular puede ser necesaria por diversas razones. Las clulas pueden ser viejas y poseer cantidades reducidas de ATP, cofactores esenciales o de ribosomas; estas sustancias deben sintetizarse antes de que se inicie el crecimiento.

El medio puede ser diferente al anterior donde crecan los microorganismos; en este caso, necesitar nuevas enzimas para usar esos otros nuevos nutrientes.

Por ltimo, tambin es posible que los microorganismos se hayan alterado y necesiten un tiempo de recuperacin.

Cualquiera que sea el motivo, durante la fase de latencia las clulas se equipan de nuevo, replican su DNA, comienzan a incrementar su masa y por ltimo, se dividen.

La duracin de la fase de latencia vara considerablemente segn el estado de los microorganismos y la naturaleza del medio.

Las Celula Vegetativa microbiana al final de esta fase lag de crecimiento son ms resistentes a Tratamientos letales.

II. Fase de aceleracin positiva; (tramo entre B y C), donde la velocidad de la multiplicacin de las clulas microbianas va aumentando continuamente.

III. Fase exponencial o logartmica (log) (tramo entre C y D),Durante esta fase, los microorganismos crecen y se dividen hasta el nivel mximo posible, en funcin de su potencial gentico, el tipo de medio y las condiciones en que crecen.

La velocidad de crecimiento es constante durante la fase exponencial; los microorganismos se duplican en nmero a intervalos regulares.

No existe sincronizacin, cada clula se divide en un momento ligeramente diferente del resto, por ello, la curva de crecimiento aumenta suavemente, en lugar de realizar saltos discretos (Figura 6.1).

Durante esta fase, la poblacin es ms uniforme, qumica y fisiolgicamente; por ello, los cultivos en fase exponencial se utilizan normalmente en estudios bioqumicos y fisiolgicos.

El crecimiento exponencial es un crecimiento equilibrado. Es decir, todos los constituyentes celulares se producen a una velocidad constante, unos respecto de otros. Si se modifican las concentraciones de nutrientes o las condiciones ambientales, se origina un crecimiento desequilibrado.

Se denomina as porque las velocidades de sntesis de los componentes celulares varan entre s, hasta que se alcanza un nuevo estado de equilibrio.

Las Clula Vegetativa microbiana en fase de crecimiento logartmico son menos resistentes a Tratamientos letales; y ms resistente si estn al final de la fase lag o en fase estacionaria mxima de crecimiento.

IV. Fase de aceleracin negativa: (tramo entre D y E),En esta fase inicia un decremento de la velocidad de replicacin o crecimiento de las bacterias, es decir, deja de ser mxima o exponencial. El nmero de bacterias que se dividen disminuye.

V: Fase estacionaria (tramo entre E y F),Finalmente, el crecimiento de la poblacin cesa y la curva de crecimiento se hace horizontal (Figura 6.1). Las bacterias llegan normalmente a la fase estacionaria cuando la concentracin es de, aproximadamente, 109 clulas por mL.

El tamao final de la poblacin depende, por supuesto, de la disponibilidad de nutrientes y otros factores, as como del tipo de microorganismo que se cultive.

En la fase estacionaria, el nmero total de microorganismos viables permanece constante. Este hecho puede ser el resultado del equilibrio entre la divisin y la muerte de las clulas o, simplemente, que la poblacin deje de dividirse, aunque siga metablicamente activa.

Las poblaciones microbianas entran en fase estacionaria por varias razones. Un factor obvio es la limitacin de nutrientes; si se reduce drsticamente la concentracin de un nutriente esencial, la poblacin crecer muy lentamente.

Los organismos aerobios estn limitados a menudo por la disponibilidad de O2. El oxgeno no es muy soluble y puede reducirse tan rpidamente que slo la superficie del cultivo tenga una concentracin de O2 adecuada para el crecimiento.

El crecimiento de una poblacin puede tambin cesar debido a la acumulacin de productos residuales txicos.

Parece que este factor limita el crecimiento de muchos cultivos anaerobios (cultivos que crecen en ausencia de O2). Por ejemplo, los estreptococos pueden producir a partir de la fermentacin de azcares altas concentraciones de cido lctico y otros cidos orgnicos, que acidificarn su medio, inhibiendo el crecimiento.

Es en esta fase cuando el viraje del indicador de pH presente en el medio de cultivo cambia de color.

Finalmente, hay evidencias que indican que el crecimiento puede cesar cuando se alcanza un cierto nivel crtico poblacional. En definitiva, un cultivo est en fase estacionaria como consecuencia de varios factores que actan conjuntamente.

Como acabamos de ver, las bacterias en un cultivo discontinuo pueden entrar en fase estacionaria en respuesta al estrs nutricional, hambre.

Probablemente, esto ocurre en la naturaleza ya que numerosos ambientes tienen muy bajos niveles de nutrientes.

Sin embargo, el hambre puede ser una experiencia positiva para la bacteria. Algunas responden con cambios morfolgicos muy significativos, como la formacin de endosporas.

La mayora, simplemente disminuyen su tamao, normalmente acompaado de una reduccin del protoplasto y condensacin del nucleoide, y se producen cambios significativos a nivel de la expresin gnica y fisiolgicos.

Las bacterias en condiciones de estrs nutricional producen frecuentemente una serie de protenas del hambre, que las hacen mucho ms resistentes al dao por diferentes mecanismos.

Incrementan los puentes cruzados del peptidoglicano y, por consiguiente, la fuerza intrnseca de la pared celular. Se producen protenas que se unen y protegen al DNA (Dps, DNA-binding proteins from tarved cells). Chaperonas protegen a las protenas de su desnaturalizacin, adems de recuperar el estado nativo de protenas daadas.

Como consecuencia de estos y muchos otros mecanismos, las clulas en condiciones de hambre se vuelven ms resistentes a la destruccin por el hambre en s mismo y a otros factores, como compuestos qumicos txicos, como el cloro.

Estos cambios son tan efectivos que algunas bacterias pueden sobrevivir en estas condiciones de estrs nutricional durante aos.

Comprensiblemente, estas consideraciones tienen una enorme implicacin prctica en medicina y en la industria.

Las Celula Vegetativa microbiana al final de esta fase de crecimiento son ms resistentes a Tratamientos letales.

Hay evidencias de que Salmonella typhimurium y algunos otros patgenos se vuelven ms virulentos cuando pasan hambre.

VI.- Fase de muerte acelerada: (tramo entre F y G),

En esta fase se produce un desequilibrio y la tasa de muerte de las bacterias es mucho mayor a la de las bacterias viables.

VII. Fase de muerte o muerte logartmica: (tramo entre G y H),Esta fase inicia en cuanto la velocidad de muerte de las bacterias es constante.

Cambios ambientales perjudiciales, como privacin de nutrientes y acumulacin de residuos txicos, originan la disminucin del nmero de clulas viables, hecho que caracteriza la fase de muerte.

La muerte de una poblacin microbiana, al igual que su crecimiento durante la fase exponencial, es normalmente logartmica (esto es, una cantidad constante de clulas muere cada hora).

A menudo, la nica forma de decidir si una bacteria es viable consiste en incubarla en un medio fresco; si no crece ni se multiplica, se considera que est muerta. Es decir, la muerte microbiana se define como la prdida irreversible de la capacidad de multiplicarse.

Aunque la mayor parte de una poblacin microbiana normalmente muere de forma logartmica, la velocidad de mortalidad puede disminuir despus de reducirse drsticamente la poblacin. Esto se debe a la supervivencia prolongada de clulas particularmente resistentes. Por stas y otras razones, la curva de la fase de muerte puede ser compleja.

VIII.- Fase de Reduccin de la Velocidad de Muerte (tramo entre H y I),En esta fase, las bacterias que han sobrevivido pasan a un estado de reposo; no existe divisin celular, si bien las clulas que quedan sobreviven a base de nutrientes endgenos.

Control de microorganismos por agentes fsicos y qumicos

7.1 Definicin de los trminos ms frecuentes

Esterilizacin: Proceso que destruye toda forma de vida microbiana incluidos virus y esporas. Un objeto estril (en sentido microbiolgico) est libre de microorganismos vivos.

Esterilizante: Aparato, solucin, producto, mtodo, tcnica, que esteriliza instrumentales, equipos, materiales, objetos, ambientes etc., que erradicando microorganismos y grmenes patgenos, va su destruccin o eliminacin.

Desinfeccin: Proceso fsico o qumico que mata o inactivaagentes patgenostales comobacterias,virusyprotozoos impidiendo el crecimiento demicroorganismos patgenos en fase vegetativa que se encuentren en objetos inertes.; la desinfeccin no implica necesariamente esterilizacin.

Desinfectante: Agente usualmente qumico, que mata las formas en crecimiento de los microorganismos, pero no necesariamente las esporas. El trmino se refiere a sustancias utilizadas sobre objetos inanimados.

Antisepsia: Es el empleo de medicamentos o de sustancias qumicas (antispticos) para inhibir el crecimiento, destruir, o disminuir el nmero de microorganismos de la piel, mucosas y todos los tejidos vivos.

Antisptico: Sustancia que impide el crecimiento o la accin de los microorganismos, ya sea destruyndolos o inhibiendo su crecimiento y actividad. Se aplica sobre superficies corporales para reducir la posibilidad deinfeccin,sepsisoputrefaccin.

Sanitizante: Agente que reduce la poblacin microbiana a niveles seguros, segn los requerimientos de salud pblica. Se aplica en objetos inanimados de uso diario, por ejemplo utensilios y equipos para manipular alimentos, vasos, platos y otros objetos de uso similar.

Germicida: Es un agente que puede destruir microorganismos patgenos y muchos no patgenos pero no necesariamente esporas. (Bactericida, fungicida, viricida).

Bactericida:Sustancia que causa la muerte a las bacterias. Los antibiticos son sustancias bactericidas.

Bacteriosttico: agente con capacidad de inhibir el crecimiento microbiano, pero sin matarlos, pero dificulta su reproduccin. La cepa bacteriana envejece y desaparece.

7.2 Condiciones que influyen sobre la eficacia de la actividad de un agente antimicrobiano

La destruccin de los microorganismos y la inhibicin de su crecimiento no son asuntos sencillos porque la eficacia de un agente antimicrobiano (agente que destruye microorganismos o inhibe su crecimiento) depende de al menos seis factores.

a) Tamao de la poblacin. En cada intervalo de tiempo se destruye una fraccin igual de poblacin microbiana, por tanto, una poblacin mayor necesitar ms tiempo para morir que una ms pequea. El mismo principio se aplica a los agentes qumicos antimicrobianos.

b) Composicin de la poblacin. La eficacia de un agente vara considerablemente con la naturaleza de los organismos que se van a tratar porque stos difieren sustancialmente en cuanto a susceptibilidad. Las endosporas bacterianas son mucho ms resistentes a la mayora de los agentes antimicrobianos que las formas vegetativas, y las clulas ms jvenes se destruyen normalmente con ms facilidad que los organismos maduros. Por otra parte, algunas especies son capaces de soportar mejor que otras condiciones adversas.Mycobacterium tuberculosis, causante de la tuberculosis, es mucho ms resistente a los agentes antimicrobianos que la mayora de las bacterias.

c) Concentracin o intensidad de un agente antimicrobiano.A menudo, pero no siempre, cuanto ms concentrado est un agente qumico o ms intenso sea uno fsico, ms rpidamente se destruyen los microorganismos. Sin embargo, la eficacia de un agente no est normalmente relacionada directamente con la concentracin o intensidad. A veces, un agente es ms eficaz en concentraciones ms bajas. Por ejemplo, el etanol al 70 % es ms eficaz que el de 95 %, ya que su actividad aumenta en presencia de agua.

d) Duracin de la exposicin. Cuanto ms tiempo se exponga una poblacin a un agente microbicida, ms organismos se destruirn (Figura 7.1). Para conseguir una esterilizacin, hay que realizar una exposicin suficiente para reducir la probabilidad de supervivencia a 10"6 o menos.

e) Temperatura. La actividad de los agentes qumicos aumenta con la temperatura. Con frecuencia, concentraciones bajas de un desinfectante pueden ser eficaces a temperaturas ms altas.

f) Ambiente local. La poblacin microbiana que debe ser controlada no est aislada, sino en el contexto de una serie de factores ambientales que pueden ofrecerle proteccin o facilitar su destruccin. Por ejemplo, como el calor es ms eficaz en medios con pH cido, los alimentos y las bebidas acidas, como frutas y tomates, se pasteurizan con ms facilidad que los alimentos con valores de pH ms altos, como la leche. Otro factor ambiental importante es la materia orgnica que puede proteger a los microorganismos frente al calor y a los desinfectantes qumicos.

El mismo cuidado hay que tener cuando se destruyen los agentes patgenos durante el tratamiento del agua para su potabilizacin. Cuando el suministro de agua de una ciudad tiene un contenido elevado de materia orgnica, hay que aadir ms cloro para desinfectarlo. Los biofilms son tambin buenos ejemplos de condicionamientos en el control microbiano. La matriz orgnica que rodea el biofilm proteger a los microorganismos, por ello, el biofilm y su microbiota son a menudo difciles de eliminar.

Los microorganismos ofrecen diversos beneficios a la sociedad en diferentes formas. En otro aspecto son tambin los microorganismos un vehculo para la produccin de enfermedades, por la produccin de toxinas propiamente dichas o metabolitos txicos. Adems de daos en cultivos, descomposicin de alimentos y enfermedades en animales. Es por esto que el ser humano ha buscado los procedimientos necesarios para destruir o controlar el crecimiento de los microorganismos perjudiciales.Modo de accin de los antimicrobianos:a) Alteracin de la permeabilidad de la membrana citoplasmtica.b) Dao a la pared celular o inhibicin de la sntesis de sus componentes.c) Alteracin del estado fsico qumico de las protenas y cidos nuclecos, o inhiben su sntesis.d) Inhibicin enzimtica

Procedimientos para el control microbiano:

I. MTODOS FSICOS:Los mtodos fsicos se utilizan a menudo para lograr la descontaminacin, la desinfeccin y la esterilizacin microbiana.

1. CALOR:

El calor hmedo destruye rpidamente los virus, las bacterias y los hongos (Tabla 7.2). Una exposicin a agua en ebullicin durante 10 minutos es suficiente para destruir clulas vegetativas y esporas de eucariotas.

Lamentablemente, la temperatura de ebullicin (100C) no es suficiente para destruir endosporas bacterianas que pueden sobrevivir durante horas en ebullicin. En consecuencia, este mtodo se puede usar para desinfectar agua potable y objetos que no se daen por el agua, pero no esteriliza.La eficacia del calor como agente antimicrobiano, se puede expresar como el

Tiempo de muerte trmica (TDT) es el tiempo til para destruir, a una determinada temperatura, un determinado N de microorganismos (o esporas) bajo condiciones especficas.

Punto de muerte trmica es la T necesaria para matar la totalidad de los microorganismos en un tiempo de 10 minutos.

Valor D es el tiempo de reduccin decimal, o el tiempo necesario para destruir el 90% de los microorganismos

Valor Z hace referencia a los F necesarios para que la grafica de muerte trmica atraviese un ciclo logartmico.

Valor F es el tiempo equivalente, en minutos, a 250F, de todo el calor considerado con respecto a su capacidad para destruir las esporas o las clulas vegetativas de un microorganismo

12-D es la duracin de la letalidad del tratamiento que es necesario efectuar en enlatados = tratamiento trmico mnimo que debe reducir a 10 12 la probabilidad de supervivencia de las esporas ms resistentes de Clostridium botulinum.Penetracin del calor1. Calentamiento por Conduccin el calor se trasmite de molcula a molcula. Es lenta en Alimentos.

2. Calentamiento por Conveccin el calor se transmite por el desplazamiento de lquidos o gases. La industria alimentaria utiliza frecuentemente los valores D y Z. Por ejemplo, despus de enlatar un alimento, hay que calentarlo para eliminar el riesgo de germinacin de esporas de Clostridium botulinum.

Tabla 7.2 Condiciones aproximadas para destruir microorganismos con calor hmedo

OrganismoClulas vegetativasEsporas

Levaduras5 minutos a 50-60C5 minutos a 70-80C

Mohos30 minutos a 62C30 minutos a 80C

Bacteriasa10 minutos a 60-70CDe 2 a ms de 800 minutos a 100C

Virus30 minutos a 60C0.5-12 minutos a 121C

a Condiciones para bacterias mesfilas.

La exposicin al agua en ebullicin durante 10 minutos es suficiente para destruir clulas vegetativas, pero no es suficiente para destruir endosporas. No esteriliza.

La eficacia del calor como agente antimicrobiano, se puede expresar como:

Tiempode Muerte Trmico (TMT), que se define como el tiempo ms corto necesario para destruir los microorganismos en una suspensin, a una temperatura especfica y en condiciones definidas. Sin embargo como la destruccin es logartmica no es posible eliminar completamente los microorganismos de una muestra.

Existen diversos mtodos de control de microorganismos por medio del calor:a) Esterilizacin por vapor (calor hmedo o autoclave):El agua es llevada a punto de ebullicin de manera que el vapor llena la cmara, desplazando el aire fro. Cuando todo el aire es expulsado, se cierran las vlvulas de seguridad y el vapor satura toda la cmara, por lo que incrementa la presin, hasta que se alcanzan los valores deseados (121C y 15 lb presin).

En estas condiciones se destruyen todas las clulas vegetativas y endosporas en un tiempo que por lo general es de 15 minutos. Se piensa que el calor hmedo degrada los cidos nuclecos, desnaturaliza protenas y adems alterar las membranas celulares.

Si no se cumplen las condiciones adecuadas, no hay esterilizacin. Para controlar el buen funcionamiento del equipo, se pueden incluir con la esterilizacin un control biolgico o un indicador qumico.

El indicador biolgico consiste en una ampolla estril con un medio y un papel cubierto con esporas deBacillus stearothermophilusoClostridium. Luego de la esterilizacin se rompe la ampolla y se incuba por unos das. El indicador qumico consiste en una cinta especial con letras o lneas que cambian de color despus del tratamiento suficiente con calor.

b) Pasteurizacin:Se utiliza para sustancias o medios que no pueden ser calentadas a ms de su temperatura de ebullicin.

Un calentamiento breve a 55 o 60C destruir los microorganismos patgenos y disminuye los causantes de la descomposicin de la sustancia. NO esteriliza.

Existen variaciones que son utilizadas en la industria de la leche: la pasteurizacin rpida (HTST high temperature short-term) que consiste en calentar a 72C por 15 segundos. Y la pasteurizacin a temperatura ultra elevada (UTH ultrahigh temperature) que calienta a 140-150C por 1 a 3 segundos.c) Tindalizacin o esterilizacin fraccionada al vapor:se utiliza para qumicos o material biolgico que no puede llevarse a ms de 100C. Se calienta a una temperatura de 90C a 100C durante 30 minutos por tres das consecutivos y se incuba a 37C entra cada calentamiento.El primer calentamiento destruye clulas vegetativas pero no esporas, por lo que germinan a 37C y luego son eliminadas con el siguiente calentamiento.

d) Calor seco:Se utilizan hornos o estufas a una temperatura de 160-170C por 2 o 3 horas. Es menos efectivo que el calor hmedo, pero no corroe utensilios metlicos. Es lenta y no se puede utilizar para material termo sensible.

e) Incineracin:Destruye por completo los microorganismos. (calentar las asas en los mecheros).

2. TEMPERATURAS BAJASRefrigeracin y congelacin, son nicamente bacteriostticos. En general, el metabolismo de las bacterias est inhibido a temperaturas por debajo de 0 C. Sin embargo estas temperaturas no matan a los microorganismos sino que pueden conservarlos durante largos perodos de tiempo.

Esta circunstancia es aprovechada tambin por los microbilogos para conservar los microorganismos indefinidamente. Los cultivos de microorganismos se conservan congelados a -70 C o incluso mejor en tanques de nitrgeno lquido a -196 C.

Desecacin:Es de efecto bacteriosttico y las esporas permanecen viables.

3. FILTRACINEs utilizada para materiales termosensibles.a) Filtros de profundidad:Se utilizan materiales fibrosos o granulados que forman una capa gruesa con canales de dimetro muy pequeo. La solucin es aspirada al vaco y los microorganismos quedan retenidos o son adsorbidos por el material. Se utilizan diatomeas, porcelana no vidriada, asbestos.

b) Filtros de membrana:Son circulares con un grosor de 0.1 mm y con poros muy pequeos, de unos 2 m por lo que los microorganismos no pueden atravesarlo. Se fabrican de acetato de celulosa, policarbonato, fluoruro de polivinilo u otros materiales sintticos.

4. RADIACINa) Ultravioleta:Es letal para todas las clases de microorganismos por su longitud de onda corta y su alta energa. Es letal a 260 nm ya que es la longitud de onda que es ms efectivamente absorbida por el ADN.

El mecanismo primario del dao al ADN es la formacin de dmeros de timina lo que inhibe su funcin y replicacin. Son escasamente penetrantes y se utilizan para superficies.b) Ionizante: Niveles bajos pueden producir mutaciones e indirectamente resultar en la muerte, niveles altos son letales. Especficamente causan una serie de cambios en las clulas: ruptura de puentes de hidrgeno, oxidacin de dobles enlaces, destruccin de anillos, polimerizacin de algunas molculas, generacin de radicales libres.

La mayor causa de muerte es la destruccin del ADN. Es excelente esterilizante y con penetracin profunda en distintos materiales, por lo que se utilizan para esterilizar materiales termolbiles (termosensibles) como jeringas desechables, sondas, etc.

No se utilizan para medios de cultivo o soluciones proteicas porque producen alteraciones de los componentes.II. MTODOS QUMICOS:

Condiciones ideales para un agente antimicrobiano qumico:a) No txico para el ser humano, animales ni medio ambiente.b) Actividad antimicrobiana.c) No debe de reaccionar con la materia orgnica o corroer.d) Estable y homogneo

Modo de accin: Bacteriostticos:Inhibidores de sntesis proteica por unin al ribosoma, que es reversible, pues se disocia de este cuando disminuye en concentracin.

Bactericidas:Causa la muerte celular pero no la lisis. No se eliminan por dilucin.

Bacteriolticos:Inducen la lisis celular al inhibir la sntesis de la pared celular o daan la membrana citoplasmtica.

Agentes antimicrobianos qumicos:a) Fenoles:El primer desinfectante y antisptico utilizado, en 1867 Joseph Lister los emple para reducir el riesgo de infeccin en las cirugas. Hasta ahora los fenoles y sus derivados (cresol, xilenol) son utilizados como desinfectantes en laboratorios y hospitales. Elimina micobacterias, eficaz an en presencia de materia orgnica y permanece activo en la superficie despus de mucho tiempo de su aplicacin. Desnaturaliza protenas y altera la membrana. Tiene olor desagradable y puede producir irritaciones cutneas.

b) Alcoholes:No elimina esporas pero son bactericidas y fungicidas y algunas veces viricida (virus que contienen lpidos), son comnmente utilizados principalmente el etanol y el isopropanol en concentraciones de 70-80%. Tienen el mismo modo de accin de los fenoles

c) Metales pesados:mercurio, arsnico, plata, zinc y cobre. Son bacteriostticos ya que el metal se combina con los grupos sulfihidrilos de las protenas inactivndolas o precipitndolas. Son txicos. Ejemplos: sulfato de cobre (alguicida) y nitrato de plata (gonorrea oftlmica en nios)

d) Halgenos: Yodo: antisptico cutneo. Oxida componentes celulares y forma complejos con las protenas. En altas concentraciones puede destruir algunas esporas. Puede lesionar la piel, dejar manchas y desarrollar alergias.

Cloro: oxida componentes celulares, requiere un tiempo de exposicin de unos 30 minutos. El producto clorado ms utilizado en desinfeccin es el hipoclorito de sodio, que es activo sobre todas las bacterias, incluyendo esporas, y adems es efectivo en un amplio rango de temperaturas. La actividad bactericida del hipoclorito de sodio se debe al cido hipocloroso (HClO) y al Cl2 que se forman cuando el hipoclorito es diluido en agua. La actividad germicida del in hipocloroso es muy reducida debido a que por su carga no puede penetrar fcilmente en la clula a travs de la membrana citoplasmtica. En cambio, el cido hipocloroso es neutro y penetra fcilmente en la clula, mientras que el Cl2 ingresa como gas.

Su actividad est influida por la presencia de materia orgnica, pues puede haber en el medio sustancias capaces de reaccionar con los compuestos clorados que disminuyan la concentracin efectiva de stos.

e) Compuestos cuaternarios de amonio (detergentes):Molculas orgnicas emulsificantes porque contienen extremos polares y no polares, solubilizan residuos insolubles y son agentes limpiadores eficaces.Solo los catinicos son desinfectantes, alteran membrana y pueden desnaturalizar protenas. No destruyen micobacterias ni esporas. Se inactivan con el agua dura y el jabn.

f) Aldehdos:Formaldehdo y glutaraldehdo, se combinan con las protenas y las inactivan. Eliminan esporas (tras 12 horas de exposicin) y pueden usarse como agentes esterilizantes.

g) Gases esterilizantes:Esterilizacin de objetos termosensibles. Oxido de etileno: microbicida y esporicida, se combina con las protenas celulares. Alto poder penetrante. En concentraciones de 10-20% mezclado con CO2 o diclorodifluorometano. Se debe de airear ampliamente los materiales esterilizados para eliminar el gas residual porque es muy txico.