''DESARROLLO, SUPERVIVENCIA Y MUERTE DE LOS MICROORGANISMOS''

''DESARROLLO, SUPERVIVENCIA Y MUERTE DE LOS MICROORGANISMOS''

La población de microorganismos en la biosfera se mantiene más o menos constante: el contrapeso del crecimiento es la muerte. Para que cualquier grupo microbiano sobreviva en su nicho, debe competir de manera satisfactoria por los nutrientes y mantener un fondo de células vivas durante la privación de alimentos.

IMPORTANCIA DEL CRECIMIENTO.- El crecimiento es el aumento ordenado en la suma de todos los componentes de un microorganismo. Por lo tanto, el aumento en el tamaño como resultado de la captación de agua por parte de la célula o el depósito de lípidos o polisacáridos no constituye un desarrollo verdadero. La multiplicación celular es consecuencia del desarrollo; en los organismos unicelulares, el desarrollo provoca incremento en el número de individuos que constituyen una población o cultivo.

Medida de las concentraciones microbianas.-Las concentraciones microbianas se miden en términos de concentración celular  o concentración de biomasa. Estos dos parámetros no siempre son equivalentes, puesto que el peso seco celular promedio varía durante las distintas etapas en la historia de un cultivo

A. Concentración celular: La concentración de células viables se considera por lo general la medida de la concentración celular. Sin embargo, para muchos fi nes, la turbidez de un cultivo, que se mide por medios fotoeléctricos, depende de la cuenta viable en forma de curva estándar. Algunas veces es posible hacer un cálculo visual aproximado.

B. Densidad de la biomasa: En principio, la biomasa se mide directamente al determinar el peso seco de un cultivo microbiano después de haberlo lavado con agua destilada. En la práctica, este procedimiento es engorroso y el investigador, por costumbre, prepara una curva tradicional que correlaciona al peso seco con la turbidez. Otro método para calcular la concentración de la biomasa de manera indirecta es medir un componente celular importante como las proteínas o el volumen ocupado por las células que se han asentado en una suspensión. 

CURVA DE PROLIFERACIÓN

Cuando un volumen fijo de medio líquido es inoculado con células microbianas obtenidas a partir de un cultivo que fue colonizado hasta la saturación y se mide periódicamente el número de células viables por mililitro para obtener una gráfica, por lo general mostrará una curva similar a la de las etapas de la curva de proliferación bacteriana que se muestran reflejan los acontecimientos en una población de células, no en cada célula. Este tipo de cultivo se denomina cultivo semicontinuo. La curva típica de proliferación se puede describir en términos de cuatro etapas

Etapa latente-. La etapa latente es el periodo durante el cual las células, ya sin metabolitos ni enzimas a causa del ambiente poco favorable al fi nal de su historia previa en cultivo, se adaptan a su ambiente nuevo. Se forman y acumulan enzimas y sustancias intermedias hasta que su concentración es tal que permite la reanudación del desarrollo.

Etapa exponencial-. Durante la etapa exponencial, cuya matemática ya se describió, las células se encuentran en estado constante. Sintetizan material celular nuevo a una velocidad constante, pero este material nuevo es catalítico y la masa aumenta en forma exponencial. Esto persiste hasta que sucede una de dos cosas: se agota uno o más nutrientes en el medio o bien se acumulan productos metabólicos nocivos que inhiben la proliferación.

Etapa estacionaria máxima-. Finalmente, el agotamiento de nutrientes o la acumulación de productos nocivos provoca que la proliferación se detenga por completo. Sin embargo, en la mayor parte de los casos, durante esta etapa se lleva a cabo un recambio celular: se pierden lentamente células que mueren pero esto se contrarresta por la formación de células nuevas a través de desarrollo y división. Cuando esto ocurre, la cuenta celular total aumenta lentamente aunque la cuenta viable permanece constante.

Etapa de declinación: etapa de muerte.- Después de un tiempo en etapa estacionaria, que varía según el microorganismo y las circunstancias del cultivo, el índice de muerte se eleva hasta alcanzar un nivel estable. Más adelante se describe de manera matemática el nivel estable de la muerte celular. En la mayor parte de los casos, la tasa de muerte celular es mucho más lenta que la de proliferación exponencial. Con frecuencia, una vez que muere la mayor parte de las células, la tasa disminuye en forma espectacular, de manera que persiste un pequeño número de supervivientes durante varios meses o incluso años. Tal persistencia en ocasiones refl eja el recambio celular, que corresponde al desarrollo de unas cuantas células a expensas de los nutrientes que son liberados a partir de las células que mueren y sufren lisis. 

DEFINICIÓN Y VALORACIÓN DE LA MUERTE

Importancia de la muerte-.

Para una célula microbiana, la muerte significa la pérdida irreversible de su potencial reproductivo (desarrollo y división). La prueba empírica de la muerte es el cultivo de las células en un medio sólido: una célula se considera muerta cuando no genera una colonia en ningún medio. Las condiciones de la incubación durante la primera hora después del tratamiento también son fundamentales para establecer la “muerte”. La célula microbiana que no ha sufrido alteraciones físicas está “muerta” sólo en los términos de las condiciones utilizadas para comprobar la viabilidad.

Valoración de la muerte.- Al manipular microorganismos, no se acostumbra valorar la muerte de una sola célula, sino la muerte de una población.

Esterilización-. En la práctica, se habla de “esterilización” como el proceso de aniquilar todos los microorganismos en una preparación.

Efecto de la concentración farmacológica-. Cuando se utilizan sustancias antimicrobianas (fármacos) para desactivar a las células microbianas, a menudo se observa que la concentración del fármaco utilizado es directamente proporcional al intervalo necesario para aniquilar a determinada fracción de la población.

ANTIMICROBIANOS

A. Biocida

Sustancia química o física, por lo general de amplio espectro, que desactiva microorganismos. Dos biocidas químicos son el peróxido de hidrógeno y los fenoles y dos biocidas físicos son el calor y las radiaciones.

B. Bacteriostático

Se refiere a la propiedad por medio de la cual un biocida puede inhibir la multiplicación bacteriana; la multiplicación se reanuda una vez que se elimina la sustancia.

C. Bactericida

Propiedad por medio de la cual un biocida aniquila bacterias, los organismos “aniquilados” ya no se pueden reproducir, aunque se retiren del contacto con la sustancia.

D. Esterilización

Técnica utilizada para eliminar los organismos viables de una superficie o producto, incluidas las esporas bacterianas.

E. Desinfectantes

Productos o biocidas utilizados para reducir el número de miocroorganismos viables o carga biológica, en un producto o superficie.

F. Séptico

Caracterizado por la presencia de microbios patógenos en tejidos vivos.

G. Antiséptico

Biocida o producto que destruye o inhibe el desarrollo de los microorganismos en un tejido vivo (la piel).

H. Aséptico

Libre de microorganismos o utilizando métodos para permanecer sin microorganismos.

I. Preservación

Prevención de la multiplicación de los microorganismos en productos preparados, incluidos fármacos y alimentos.

J. Antibióticos

Son compuestos orgánicos naturales o sintéticos que inhiben o destruyen ciertas bacterias.

Modos de acción

A. Daño al DNA

Diversas sustancias tanto físicas como químicas actúan dañando al DNA; éstas comprenden a las radiaciones ionizantes, luz ultravioleta y sustancias químicas que reaccionan con el DNA. Las lesiones del DNA por radiaciones o sustancias químicas aniquilan a la célula principalmente al interferir con la multiplicación del DNA.

B. Desnaturalización de proteínas

La desorganización de la estructura terciaria de una proteína se denomina desnaturalización. La estructura terciaria de la proteína; se desorganiza fácilmente con diversas sustancias físicas o químicas y la proteína deja de funcionar.

C. Desorganización de la membrana o pared celular

La membrana celular actúa como barrera selectiva, puesto que permite el paso de algunos solutos y excluye el de otros. Las sustancias que se concentran en la superficie celular modifican las propiedades físicas y químicas de la membrana, evitando sus funciones normales y por lo tanto aniquilando o inhibiendo a la célula, las sustancias que destruyen la pared (lisozimas) o evitan su síntesis normal (penicilina) provocan la lisis celular.

D. Sustracción de los grupos sulfhidrilo libres

Las proteínas enzimáticas que contienen cisteína poseen cadenas laterales que terminan en grupos sulfhidrilo. Las sustancias oxidantes interfieren con el metabolismo al formar enlaces disulfuro entre grupos sulfhidrilo. La célula contiene numerosas enzimas con sulfhidrilo; por lo tanto, los oxidantes y metales pesados dañan extensamente a la célula.

E. Antagonismo químico

La interferencia de una sustancia química con la reacción normal entre cierta enzima y su sustrato se conoce como “antagonismo químico”. El antagonista actúa combinándose con una parte de la holoenzima (ya sea la apoenzima proteínica, el activador mineral o la coenzima), evitando de esa manera unión con el sustrato normal. Los antagonistas químicos se pueden describir bajo dos títulos: antagonistas de los procesos que liberan energía y antagonistas de los procesos biosintéticos. Los primeros comprenden a los venenos de las enzimas respiratorias (monóxido de carbono, cianuro) y de la fosforilación oxidativa (dinitrofenol); los últimos comprenden a los análogos de los bloques de construcción de las proteínas (aminoácidos) y de los ácidos nucleicos (nucleótidos).