PRINCIPIOS DE MICROBIOLOGIA

DEFINICIÓN DE MICROBIO

Son seres individuales que sólo se ven con ayuda del microscopio, teniendo la capacidad de vivir independientemente de las células que los rodean, es decir son seres vivos de tamaño imperceptible por el ojo humano que realizan todo el ciclo biológico de la vida: nacen, crecen, se multiplican y mueren.



TAMAÑO COMPARATIVO

Durante el desarrollo del ciclo de su vida se nutren y excretan sustancias. La pequeñez le confiere a los microbios y en especial a las bacterias una gran actividad metabólica, en buena parte consecuencia de la relación entre la superficie expuesta al medio exterior y el volumen de la célula. Por ejemplo una bacteria esférica de 0.5μm de diámetro tiene una relación superficie volumen de 100,000, mientras que en el hombre esta relación es de 0,5. Así algunas bacterias pueden consumir por hora un peso, de ciertas sustancias carbonadas disueltas en el medio, 10000 veces mayor que el suyo.

Bacteria E.Coli comparada en tamaño con algunos virus

CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS

En los microbios es a menudo difícil o imposible catalogarlos de animales o vegetales, por eso en microbiología se dividen todos los seres vivos según su estructura celular en organismos procarióticos y eucarióticos.


Procariotes y eucariotes se distinguen principalmente porque los primeros carecen de membrana nuclear, es decir no tienen una separación neta entre el núcleo de la célula y su citoplasma. Los procariotes abarcan todas las bacterias y las algas verde azuladas. Los procariotes a su vez se subdividen en microorganismos: los Protistas; que incluyen a los hongos, algas y protozoarios; y los macro-organismos: las plantas, animales y hongos.


PELIGRO BIOLÓGICO
Son aquellos microorganismos que representan un peligro para la salud humana, ya sea por las toxinas que excretan o por ser parásitos del hombre:
•Virus
•Bacterias
•Hongos
•Protozoarios

VIRUS
Son microorganismos que tienen la característica de ser parásitos obligados. Viven en el interior de las células de sus huéspedes específicos. Solo pueden ser vistos con el microscopio electrónico.

Estructura de un Virus Bacteriófago
(Devorador de bacterias)

Para duplicarse debe utilizar a una célula viviente, pues en su estructura no hay nada que le permita auto duplicarse. Al duplicarse en el interior de la célula invadida causan su muerte.

Fotografía electrónica de un virus Virus liberándose de una célula huésped
(con la consecuente muerte de esta)

BACTERIAS
Las bacterias son seres simples de forma generalmente sencilla. Pueden tener forma esférica (cocos), cilíndrica o de barra (bacilos) y de espiral o helicoidal (spirillum).

Las células bacterianas esféricas o elipsoidales se denominan cocos (del griego kókkos: grano). Del modo en que se agrupen los cocos se les puede denominar diplococos (pareja de células), estreptococos (hileras o cadenas de células), tetradas (grupos de cuatro células), estafilococos (grupos irregulares, semejantes a racimos de uvas), sarcinas (agrupamiento en cubo o sarcia, con ocho o más células).



Algunas bacterias pueden transformarse en pequeños ovoides o esferas, que son formas celulares muy resistentes, llamadas esporas. Todas las bacterias de los géneros Bacillus y Clostridium se caracterizan por producir esporas. Las células vegetativas (que están activas) tienen la capacidad de formar esporas cuando encuentran un medio no apto para que se desarrollen, siendo las esporas muy resistentes a los agentes físicos y químicos adversos, como la temperatura, acidez, radiación, etc.

Diferentes tipos de esporas en donde se nota la diferencia de grosor de la pared celular de la bacteria que la genera y la espora.

Los microbiólogos atribuyen la resistencia de las esporas frente a los agentes físicos y químicos, a la pared o cubierta impermeable de las mismas que es mucho más gruesa (hasta 10 veces) que la de la célula activa (vegetativa). Las esporas son una fase latente (de reposo) de la célula bacteriana, teniendo un carácter análogo al de las semillas de las plantas superiores.

Bacterias esporulando Esporas libres

HONGOS
Los hongos no presentan diferenciación estructural (en su forma) en raíces, tallos y hojas. Se reproducen por esporas. Están desprovistos de clorofila y son heterótrofos (consumen distintos nutrientes) y pueden obtener su alimento de materia muerta (saprofitos) o nutrirse como parásitos de seres vivos.

Hongos microscópicos

Incluyen a las levaduras, que son organismos monocelulares de formas variadas (esféricas, ovoides y elipsoidales, cilíndricas alargadas e incluso filamentosas. Están muy difundidas en la naturaleza. Se encuentran en las frutas, los granos y otras materias nutritivas que contienen azúcares, en los suelos, en el aire, en la piel, en el intestino de algunos animales y en el de algunos insectos. El hombre las emplea en procesos fermentativos diversos. Algunas levaduras causan enfermedades en plantas y animales, y otras alteran los alimentos y deterioran los productos textiles y otros materiales.

Levaduras esporuladas (emitiendo esporas)

PROTOZOARIOS
Son los más sencillos de todos los animales. Predominan entre ellos los de tamaño microscópico, y por lo general son monocelulares. Su nombre deriva de las voces griegas protos y zoon, que significan respectivamente primario y animal. Viven en las aguas marinas y terrestres. Existen miles de especies de protozoos, que difieren mucho en tamaño, forma, estructura y propiedades fisiológicas. Algunos son perjudiciales, muchos son útiles. Se dividen en cuatro clases según su mecanismo de locomoción (forma en que se mueven). Los más sencillos los ameboides, que se mueven emitiendo desde su organismo en todas direcciones protuberancias a modo de apéndices tentaculares. Los más complejos son los infusoria, que se mueven por el impulso que imprime a la célula la ondulación sincrónica de cilios, como al nadador el movimiento de sus brazos. El tercer grupo el Mastigophora, comprende formas que poseen largos apéndices filamentosos o flagelos, localizados por lo común en uno de los extremos de las células. La clase cuarta, la Sporozoa, incluye los protozoos que forman esporas. Todos los esporozoarios son parásitos estrictos, y entre ellos se encuentran los protozoos patógenos más importantes.

CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

1.Según su interacción con los hombres se les puede clasificar como:

1.1.Microorganismos BENÉFICOS, que son empleados por el hombre para modificar ciertos sustratos y obtener transformaciones deseables en los mismos. Tenemos a los hongos del queso como el Penicillium roqueforti con el que se elabora el queso de cabra Roquefort o el de vaca Gorgonzola, o las Pseudomonas, utilizadas para metabolizar el cianuro de los relaves mineros y transformar estos en aguas seguras para el medio ambiente.

1.2.Microorganismos BENIGNOS, son aquellos que no son benéficos ni nocivos para el hombre. La mayoría de los microorganismos pertenece a este grupo.

1.3.Los microorganismos CORRUPTIVOS, son aquellos descomponen los alimentos, originando muchas pérdidas. Ejemplo: el enmohecimiento del pan (Rhizopus nigricans, Penicillium sp., Aspergillus níger); en las frutas y hortalizas frescas la podredumbre blanda (Rhizopus, Erwinia), la del moho gris (Botrytis), la del moho negro (Aspergillus niger); la putrefacción de la carne cruda (Achromobacter, Clostridium, Proteus vulgaris, pseudomonas fluorescens).

1.4.Los microorganismos PATÓGENOS, son causantes de enfermedades al hombre (Salmonella, Vibrium cholerae).

2.Según la temperatura a la cual se desarrollan tenemos:

2.1.Microorganismos PSICRÓFILOS, son aquellos que tienen una temperatura óptima de crecimiento de 20 a 25°C, habiendo incluso microorganismos que pueden crecer a temperaturas cercanas a la del punto de congelación del agua pura (0°C).

2.2.Microorganismos MESÓFILOS, son aquellos que se desarrollan a temperaturas moderadas entre 25 a 40°C. Incluye a los microorganismos HEMOTERMÓFILOS, que son aquellos adaptados para crecer en temperaturas que oscilan entre 36 a 37°C., y que incluye a todos los microorganismos propios de las cavidades del hombre y de los animales, algunos benignos, como los microorganismos que conforman la flora intestinal; y todos los patógenos del hombre.

2.3.Microorganismos TERMÓFILOS, son aquellos que crecen mejor a una temperatura superior a los 40°C o más.

3.Guiándonos por las necesidades físicas de algunos microorganismos, tenemos a las bacterias HALÓFILAS, que son las que solo se desarrollan en medios que contienen concentraciones salinas excepcionalmente elevadas (10 al 15%).


CRECIMIENTO MICROBIANO

El crecimiento microbiano es la multiplicación de las células que conduce a un aumento del número de individuos. Los microorganismos que presentan un elevado crecimiento pueden cuadruplicar su población en una hora.

Crecimiento de un microorganismo en 13 horas

Los factores que condicionan el crecimiento y el metabolismo microbiano son:
1. Humedad.- Disponibilidad de agua medida con el índice de Actividad de Agua.
2. Nutrientes.- Presencia y disponibilidad de los nutrimentos necesarios para que puedan desarrollarse los microorganismos.
3. Temperatura.- Rango de temperatura en el que se desarrollan.
4. Oxígeno.- Limitando a aquellos que necesitan oxígeno para desarrollarse y a aquellos que no. Divide a los microorganismos en Aeróbicos: crecen con oxígeno, Anaeróbicos: crecen solamente donde no existe oxígeno (como en los alimentos enlatados y en los envasados al vacío), y Facultativas: pueden crecer con o sin oxígeno.
5. Acidez.- Medida con el índice de pH y que diferencia a los microorganismos en basófilos (que se desarrollan a pH superior a 4.5) y microorganismos acidófilos (que se desarrollan en pH menor a 4.5).
6. Presión osmótica.- Determina la pérdida de agua de los microorganismos cuando están colocados en soluciones que contienen grandes cantidades de sustancias disueltas.

Crecimiento exponencial de microorganismos


Curva de crecimiento microbiano

El crecimiento de microorganismos pasa por seis fases:
1. De rezago, crecimiento nulo, los microorganismos se adaptan a su entorno.
2. Crecimiento poblacional.
2.1. De aceleración, ya adaptados al entorno comienzan a multiplicarse.
2.2. Exponencial, los microorganismos se encuentran en un crecimiento sostenido.
3. De retardo, el agotamiento de los nutrimentos o la acumulación de productos tóxicos excretados por los microorganismos, hacen que el crecimiento cese por completo.
4. Declinación, comienza la reducción del número de microorganismos al ir aumentando la velocidad de mortalidad y no haber ya más crecimiento.

Se muestra el crecimiento exponencial de las poblaciones de distintas bacterias de origen clínico, creciendo en caldo BHI a 37 grados centígrados.

ACTIVIDAD DE AGUA (Aw)

Es la disponibilidad de agua en un alimento, es el agua que se encuentra libre en el mismo y es necesaria para que las bacterias se multipliquen y permite que ocurran ciertas reacciones químicas en el mismo.

Este agua "no comprometida" con ningún nutriente recibe el nombre de actividad de agua (aw) y se indica con un número que va desde 0 hasta 1. Por lo tanto es la cantidad de “agua libre” que tiene el alimento que permite el desarrollo de las funciones vitales de los microorganismos. La actividad del agua pura es igual a 1 y desciende a medida que el alimento se deshidrata (pierde agua) disminuye. Cuanto más cercano a cero es ese valor, menos disponible está el agua para las bacterias y mayor tiempo durará el alimento sin deteriorarse. La mayoría de los alimentos frescos tienen valores de actividad de agua cercanos a 1.


Es evidente que los alimentos frescos son los más expuestos a la proliferación microbiológica, nos indican que incluso los alimentos con contenido medio de agua son perecederos y deben adoptarse medidas específicas de protección.

Aw y DESARROLLO DE MICROORGANISMOS
En el siguiente cuadro tenemos los valores mínimos de actividad de agua a los que se desarrollan los distintos microorganismos y factores del deterioro de los alimentos, por debajo de estos valores se detiene su desarrollo.




ALIMENTOS DE ALTO RIESGO
Los microorganismos como todos los seres vivos, necesitan alimentarse para poder desarrollarse. Los alimentos de alto riesgo son aquellos preferidos por los microbios para desarrollarse en ellos. Las bacterias prefieren alimentos (sustratos) con un alto contenido de proteínas, humedad y que no sean ácidos, tales como carnes rojas, pollos, pescados o productos lácteos. Estos alimentos se los conoce con el nombre de Alimentos de alto riesgo.

Los hongos se desarrollan en casi todos los alimentos, mientras que las levaduras se desarrollan preferentemente en alimentos que contengan azúcares o carbohidratos. Los virus y los parásitos normalmente usan a los alimentos como vehículos para ingresar al cuerpo humano y continuar su ciclo de vida como parásitos del hombre.


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