Curso de Microbiología
General
de Enrique Iáñez
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NUTRICION BACTERIANA
ÍNDICE
1. CONCEPTOS BÁSICOS
2. CLASES DE NUTRIENTES
3. MEDIOS DE CULTIVO
BARRA DE EXPLORACIÓN: Microbiología General
1. CONCEPTOS BÁSICOS
La nutrición es el proceso
por el que los seres vivos toman del medio donde habitan las sustancias químicas que
necesitan para crecer. Dichas sustancias se denominan nutrientes, y se requieren
para dos objetivos:
- fines energéticos (reacciones
de mantenimiento);
- fines biosintéticos
(reacciones plásticas o anabolismo).
Las biosíntesis de nuevos componentes celulares son procesos que requieren energía
procedente del medio ambiente. En el capítulo anterior vimos los principales modos de
captación y obtención de energía existentes en las bacterias.
El estudio de la nutrición microbiana se puede desglosar en varios apartados: así,
podemos considerar los tipos de nutrientes requeridos, los aspectos cuantitativos, e
incluso podemos abordar los aspectos ambientales (en cuyo caso entramos dentro del campo
de la Ecofisiología). Igualmente podemos estudiar la aplicación práctica de la
nutrición bacteriana, que se plasma sobre todo en el diseño de medios de cultivo para
manejar los microorganismos en el laboratorio.
Es importante tener claros desde el principio una serie de conceptos y nomenclaturas
relacionados con los principales tipos de nutrición bacteriana. Puesto que, como acabamos
de ver, la nutrición presenta un aspecto de aprovisionamiento de energía y otro de
suministro de materiales para la síntesis celular, podemos hablar de dos
"clasificaciones" de tipos de nutrición:
Desde el punto de vista de los fines de aprovisionamiento de energía, las bacterias se
pueden dividir en:
- litotrofas:
son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 S0,
NH3, NO2-, Fe, etc.).
- organotrofas:
requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas,
alcoholes...).
Desde el punto de vista biosintético (o sea, para sus necesidades plásticas o de
crecimiento), las bacterias se pueden dividir en:
- autotrofas:crecen
sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas. Ahora bien,
habitualmente el concepto de autotrofía se limita a la capacidad de utilizar una fuente
inorgánica de carbono, a saber, el CO2.
- heterotrofas:
su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser
captados en forma inorgánica).
Otros conceptos:
- autotrofas
estrictas son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica
como fuente de carbono.
- Mixotrofas
son aquellas bacterias con metabolismo energético litotrofo (obtienen energía de
compuestos inorgánicos), pero requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su
metabolismo biosintético.
Sean autotrofas o heterotrofas, todas las bacterias
necesitan captar una serie de elementos químicos, que se pueden clasificar (según las
cantidades en que son requeridos) como
- macronutrientes (C, H,
O, N, P, S, K, Mg), y
- micronutrientes o
elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo...)
En la naturaleza, estos elementos se encuentran combinados, formando parte de
sustancias orgánicas y/o inorgánicas. Algunos de los nutrientes serán incorporados para
construir macromoléculas y estructuras celulares; otros solo sirven para la producción
de energía, y no se incorporan directamente como material celular; finalmente, otros
pueden ejercer ambos papeles.
El mundo bacteriano, como conjunto, exhibe una gigantesca versatilidad metabólica de
uso de nutrientes: desde autotrofos que obtienen su carbono por reducción del CO2
y los demás elementos a partir de fuentes igualmente inorgánicas, hasta heterotrofos
capaces de usar amplia gama de fuentes orgánicas de carbono.
A su vez, dentro de los heterotrofos, podemos encontrar muchos tipos de nutrición muy
distintos, desde bacterias metilotrofas que sólo usan metano o metanol como fuente de
carbono y energía, hasta los muy versátiles Pseudomonas, que pueden recurrir a
degradar más de 100 tipos de fuentes de C, incluyendo sustancias tan
"exóticas" como hidrocarburos alifáticos y cíclicos. De cualquier modo, entre
los heterotrofos, una de las fuentes más típicas de carbono consiste en glucosa.
En los heterotrofos-organotrofos, los sustratos carbonados (con un nivel de oxidación
no muy distinto del material celular -CH2O-) entran simultáneamente a:
- metabolismo energético (donde
la fuente de C se transforma en CO2, o en CO2 junto con otras
sustancias no totalmente oxidadas);
- metabolismo plástico
(anabolismo = biosíntesis de nuevo material celular).
Aunque dentro del mundo de los procariotas se encuentre
tanta variedad de nutriciones, las bacterias que pueden nutrirse solamente de sustancias
inorgánicas sencillas (H2O, CO2, N2, NO3--,
NH3, SO4=, fosfatos, etc.) son minoría, pero sus
procesos metabólicos son muy interesantes. De hecho, existen
tipos metabólicos que sólo han evolucionado en procariotas.
Como paradigma de esto citaremos los microorganismos quimioautotrofos
(o quimiolitoautotrofos)): obtienen su energía de la oxidación de
sustancias inorgánicas sencillas, el carbono procede del CO2, y el resto de
elementos a partir de sales inorgánicas, por lo que pueden vivir en soluciones de sales
minerales.
Lo habitual, sin embargo, es que muchas bacterias recurran, siempre que puedan, a tomar
del medio ciertos compuestos más complejos, ya que carecen de ciertas rutas
biosintéticas.
2. CLASES DE NUTRIENTES
Podemos clasificar los nutrientes en las
siguientes categorías:
- universales: agua, CO2,
fosfatos y sales minerales;
- particulares;
- factores de crecimiento.
2.1 NUTRIENTES UNIVERSALES
El agua
Las bacterias necesitan grandes cantidades de agua. De hecho, salvo
excepciones, se pueden considerar como organismos acuáticos. Requieren cierto grado de
humedad para crecer. Desde el punto de vista de sus posibles papeles, el agua es:
- el principal constituyente del
protoplasto bacteriano;
- el medio universal donde
ocurren las reacciones biológicas;
- un reactante en exceso (es
decir, un producto resultante de algunas reacciones bioquímicas).
Las fuentes de agua pueden ser:
- endógena: procedente de
procesos de oxido-reducción;
- exógena (la más importante):
procedente del medio, y que difunde a través de las membranas.
Ahora bien, no toda el agua de un ambiente está
disponible para la bacteria:
- Existen determinadas
sustancias y superficies que absorben y adsorben (respectivamente), de modo más o menos
intenso, moléculas de agua, dejándolas inasequibles a la bacteria.
- Los solutos disueltos en agua
(p. ej., sales, azúcares) tienen afinidad por las moléculas de H2O que los
rodean, por lo que éstas tampoco estarán a disposición del microorganismo.
La disponibilidad de agua se mide por un parámetro
llamado actividad de agua o potencial de agua, indicativo del agua libre, y que se
expresa como
aW= PS/PW
donde PS es la presión parcial de vapor de agua en la solución
problema y PW es la presión parcial de vapor del agua destilada.
¿Cómo medir el potencial de agua de un medio líquido
determinado? Se mide la humedad relativa del aire que hay encima del medio (en frascos), y
este valor se refiere al valor de 100, que es la humedad del aire encima del agua
destilada. O sea, la aW = humedad relativa/100).
Las bacterias tienen valores de aW normalmente
entre 0.90 y 0.99.
- Bacterias de hábitats
oligotróficos (como Caulobacter, Spirillum) tienen aW cercanos a 1.
- Bacterias como Escherichia
y Streptococcus, que viven en sangre y fluidos corporales, tienen aW de
alrededor de 0.995.
- Bacterias marinas como ciertos
Vibrio y Pseudomonas encuentran valores de 0.980.
- Ciertos bacilos Gram-positivos
que resisten mejor la sequedad poseen valores de 0.950.
- En el extremo de resistencia
encontramos ciertas bacterias xerófilas, capaces de vivir a aW muy
bajos (en torno a 0.75). Muchas de estas bacterias viven de hecho en medios acuosos, pero
donde gran parte del agua no está disponible por las razones arriba citadas:
- bacterias halófilas extremas,
como la arqueobacteria Halobacterium, que habita lagunas hipersalinas;
- bacterias (y sobre todo,
ciertos microrganismos eucarióticos como levaduras) sacarófilos, que viven en jugos y
zumos con altas concentraciones de azúcares.
El CO2
El anhídrido carbónico es requerido por todo tipo de bacterias:
- Las autotrofas lo requieren
como fuente de carbono, y lo reducen usando como fuente de energía la luz (en el caso de
las fotoautotrofas) u oxidaciones de determinadas sustancias inorgánicas (los
quimioautolitotrofos).
- Las arqueobacterias
metanogénicas pueden usar el CO2 como aceptor de los electrones procedentes de
la oxidación del H2, proceso por el que obtienen su energía:
CO2 + 4H2
---------> CH4 + 2H2O (D G'0<0)
- Los heterotrofos, aunque no
usan el CO2 como fuente de C ni como aceptor de electrones, necesitan pequeñas
cantidades para las carboxilaciones en determinadas rutas anabólicas y catabólicas.
El origen del CO2 puede ser:
- endógeno: procedente de
descarboxilaciones que ocurren al degradar la fuente orgánica de carbono;
- exógeno: el CO2 de
la atmósfera o disuelto en las soluciones acuosas.
Normalmente, las bacterias crecen a la concentración de
CO2 atmosférico (0.03%), pero algunas bacterias (Neisseria, Brucella),
cuando se aislan por primera vez, requieren atmósferas enriquecidas, con 5-10% de CO2.
Ello parece deberse a que poseen alguna enzima con baja afinidad hacia el carbónico; sin
embargo, tras varios subcultivos, suelen adaptarse a crecer a tensiones normales.
Fósforo
Suele requerirse en forma de fosfatos, sea orgánicos o inorgánicos. Las
bacterias que pueden usar los fosfatos orgánicos (merced a la posesión de fosfatasas) no
dependen absolutamente de ellos, ya que pueden recurrir igualmente a los fosfatos
inorgánicos. Los fosfatos orgánicos son hidrolizados por fosfatasas extracelulares o (en
las Gram-negativas) periplásmicas (p.ej., la fosfatasa alcalina).
El fósforo se usa principalmente para la síntesis de los ácidos nucleicos y los
fosfolípidos, pero aparece también en coenzimas y en proteínas.
Sales minerales
Las sales minerales son la fuente de aniones (p. ej. el Cl--) y
de cationes para la célula. Los siguientes cationes, concretamente, se necesitan en
cantidades relativamente grandes: K+, Mg++, Ca++, Fe++.
El ión potasio (K+):
- interviene en la activación
de una variedad de enzimas, incluyendo las que participan en la síntesis de proteínas.
- En Gram-positivas está
asociado con los ácidos teicoicos de la pared.
El ión magnesio (Mg++):
- estabiliza ribosomas,
membranas y ácidos nucleicos;
- como cofactor en muchas
reacciones, especialmente las que implican transferencia de grupos fosfato. Por ejemplo,
en las reacciones que requieren ATP, el Mg++ puede unir la enzima al sustrato
durante el mecanismo de acción de la primera.
- Participa de las clorofilas y
bacterioclorofilas de bacterias fotosintéticas.
El ión calcio (Ca++):
- es un cofactor de ciertas
enzimas, como proteinasas.
El hierro (principalmente como ión ferroso, Fe++)
suele estar acomplejado en la naturaleza, formando sales insolubles. Las bacterias
disponen de una serie de moléculas, denominadas sideróforos, capaces de captar ese
hierro (p.ej., hidroxamtas y enterobactina). El hierro
- participa en muchas moléculas
implicadas en procesos de respiración, como citocromos y ferroproteínas no hémicas
(proteínas con Fe-S);
- interviene como cofactor en
ciertas enzimas.
Aparte de estos iones que se requieren en cantidades
relativamente grandes, las bacterias necesitan minúsculas cantidades de otros elementos (oligoelementos),
a los que también se denomina como micronutrientes o elementos traza.
- El manganeso (Mn++)
es un cofactor de ciertas enzimas, y a veces puede sustituir al Mg++.
- El cobalto (Co++)
se requiere casi exclusivamente para la vitamina B12 (de hecho, si
suministramos esta vitamina al medio, la bacteria se vuelve independiente del Co++
libre).
- El zinc interviene en la
estabilización de complejos enzimáticos como las ADN- y ARN-polimerasas.
- El molibdeno participa en las
llamadas molibdoflavoproteínas, implicadas en la asimilación de nitratos. Por otro lado,
participa como cofactor, junto con el Fe, en el complejo nitrogenasa de las bacterias
fijadoras de N2 atmosférico.
- El níquel participa en
hidrogenasas, enzimas que captan o liberan H2.
2.2 NUTRIENTES PARTICULARES
Se trata de elementos que pueden ser cubiertos de
modo muy distinto, dependiendo del tipo de bacteria que consideremos. Concretamente, los
elementos N y S (que requieren todos los seres vivos) pueden ser captados por las
bacterias de modos muy distintos, dependiendo de sus capacidades biosintéticas.
Tanto el N como el S se encuentran en la célula en estado reducido:
- el radical -NH2
forma parte de los aminoácidos (que a su vez son los sillares de las proteínas) y de las
bases nitrogenadas (que participan en los ácidos nucleicos y en algunas coenzimas);
- el radical -SH interviene en
determinados aminoácidos y en coenzimas como la CoA.
) En qué formas
químicas entran N y S a las bacterias?
La mayoría de bacterias fotosintéticas y muchas heterotrofas asimilan estos elementos
en forma combinada inorgánica oxidada:
- como NO3--,
merced a la actuación secuencial de nitrato-reductasas y nitrito-reductasas
asimilatorias.
- como SO4=.
Este sulfato se activa con ATP, y luego se reduce hasta sulfito y finalmente sulfhídrico,
que ya tiene el estado de reducción adecuado para la incorporación del S.
Muchas bacterias heterotrofas pueden usar alguna forma reducida:
- de N inorgánico: amonio (NH4+)
- de S inorgánico: sulfuros (S=,
SH-)
- de N orgánico: aminoácidos,
péptidos
- de S orgánico:cisteína.
Muchas de las bacterias que pueden usar amonio como
única fuente de nitrógeno también pueden usar nitratos.
2.2.1 FIJACIÓN DE NITRÓGENO
La atmósfera contiene enormes cantidades de
nitrógeno no combinado (libre) en estado gaseoso: el nitrógeno molecular o dinitrógeno
(N2), que procede de microorganismos desnitrificantes (véase el capítulo 15). Sin embargo, esta gran reserva
sólo puede servir de fuente de nitrógeno a ciertos procariotas, las llamadas bacterias fijadoras de nitrógeno o diazotrofos. Esta
notable capacidad bioquímica no ha evolucionado en eucariotas. (Lo más a que ha llegado
la evolución es a seleccionar ciertos tipos de asociaciones simbióticas entre
procariotas diazotrofos y ciertos eucariotas).
La fijación del N2 es un proceso de reducción que convierte el nitrógeno
molecular en amoniaco, según la siguiente ecuación:
N2 + 8H+ + 8e + 18 ATP -->2NH3 + H2
+ 18 (ADP + Pi)
Esta reacción está catalizada por un complejo enzimático denominado nitrogenasa o dinitrogenasa, que consta de dos componentes:
- Componente I o nitrogenasa
propiamente dicha; posee un cofactor de hierro y molibdeno (FeMoCo) que forma parte del
centro activo. Por ello, a este componente también se le conoce como
molibdoferroproteína. (En realidad existen dos copias del cofactor, cuya estequiometría
es MoFe7S9-homocitrato)
- Componente II o
nitrogenasa-reductasa, que posee átomos de Fe acomplejados con S de determinadas
cisteínas (por lo que este componente se denomina a veces ferroproteína).
Dos cosas llaman la atención de la ecuación anterior:
- Obsérvese que la reacción
requiere un gran aporte de energía en forma de al menos 18 ATP (en ocasiones puede llegar
a 24 ATP). Ello se debe a que el dinitrógeno (N=N) es
una molécula extremadamente inerte (su energía de disociación es de 940 kJ), y su
reducción precisa una gran energía de activación para transferirle 6 electrones.
- Parte de la actividad
nitrogenasa (así como ATP y electrones) "se pierden" en reducir dos iones H+
hasta H2. Se desconoce la razón de este "despilfarro", pero se sabe
que es un efecto intrínseco de este complejo enzimático.
Los electrones para la reducción llegan al complejo por
medio de una ferredoxina, que los transfiere al componente II, que queda reducido al
tiempo que por cada dos electrones transferidos se hidroliza una molécula de ATP. La
nitrogenasa-reductasa reducida se asocia entonces con la nitrogenasa (=componente I), y le
transfiere los electrones. Una vez reducida la molibdoferroproteína, ésta transfiere los
electrones (y los protones) al N2, hasta convertirlo en dos moléculas de
amoniaco. (El centro activo es FeMoCo).
Un aspecto muy importante del complejo nitrogenasa es su extrema sensibilidad al
oxígeno, de modo que queda rápida e irreversiblemente inactivado por este gas. Ahora
bien, esto no significa que la capacidad de diazotrofía esté relegada a bacterias
anaerobias, ya que, como veremos en la sección de taxonomía, la evolución ha
"inventado" distintas estrategias para proteger a la nitrogenasa en fijadores
aerobios.
Debido a lo "caro" que resulta fijar nitrógeno, no es extraño comprobar que
este proceso esté regulado de forma muy estricta ante la presencia en el medio de fuentes
combinadas de nitrógeno (nitratos, amonio, aminoácidos):
- la actividad nitrogenasa se ve
inhibida ante la presencia de N combinado;
- ante N combinado, se reprime
la transcripción de los genes codificadores de la nitrogenasa y demás funciones
relacionadas (genes nif).
La nitrogenasa es una enzima relativamente
"inespecífica", ya que puede reducir otras pequeñas moléculas provistas de
triples enlaces, como cianuros (N=C-) y acetileno (HC=CH). La reducción de acetileno a etileno sirve de base al
método más usual de medir la actividad nitrogenasa, el llamado ensayo de reducción
del acetileno, que se registra mediante aparatos de cromatografía gaseosa.
2.3 FACTORES DE CRECIMIENTO
Los factores de crecimiento son moléculas
orgánicas específicas que, en muy pequeña cantidad, algunas bacterias necesitan para
crecer. Salvo excepciones no tienen función plástica (no son sillares de
macromoléculas) ni sirven como fuente de energía. Suelen ser coenzimas o sus
precursores, vitaminas, que determinadas bacterias no pueden fabricar por sí mismas, al
carecer de parte o toda de una ruta biosintética.
Ejemplos:
- las bacterias del género Brucella
requieren como factores de crecimiento en sus medios de cultivo la biotina, niacina,
tiamina y ácido pantoténico.
- Haemophilus necesita
suplementos de grupos hemo y piridín-nucleótidos.
En la siguiente tabla se muestran algunas de las
vitaminas y cofactores requeridos por algunas bacterias:
Factor o
vitamina |
Funciones
principales |
p-aminobenzoico (PABA) |
Precursor del ácido fólico |
Acido fólico |
Metabolismo de compuestos C1, transferencia de grupos
metilo. |
Biotina |
Biosíntesis de ácidos grasos; fijación de CO2 |
Cobalamina (vitamina B12) |
Reducción y transferencia de compuestos C1; síntesis de
desoxirribosa |
Niacina (ácido nicotínico) |
Precursor del NAD; transferencia de electrones en reacciones redox |
Riboflavina |
Precursor de FAD y FMN |
Ácido pantoténico |
Precursor de la CoA |
Tiamina (vitamina B1) |
Descarboxilaciones; transcetolasas. |
Complejo B6 (piridoxal, piridoxamina) |
Transformaciones de aminoácidos y cetoácidos |
Grupo Vitamina K, quinonas |
Transportadores de electrones (ubiquinonas, menaquinonas, etc.) |
3. MEDIOS DE CULTIVO
El conocimiento de la nutrición microbiana
permite el cultivo de los microorganismos en el laboratorio. Como acabamos de ver, en
general, todos los microorganismos tienen parecidos requerimientos de macro- y
micronutrientes, aunque ha quedado claro que la forma en que cada nutriente es captado
puede variar mucho entre unas bacterias y otras, así como la cantidad relativa de cada
nutriente. Los microbiólogos, en su trabajo cotidiano, están acostumbrados a manejar
multitud de "recetas" o fórmulas correspondientes a muchos tipos de medios de
cultivo.
Un medio de cultivo es una solución acuosa (bien como tal, o bien incorporada a
un coloide en estado de gel) en la que están presentes todas las sustancias necesarias
para el crecimiento de un(os) determinado(s) microorganismo(s). Los medios de cultivo se
pueden clasificar, en primera instancia, en tres grandes tipos:
1) Medios complejos o indefinidos: su composición química exacta se desconoce,
ya que son el producto de realizar infusiones y extractos de materiales naturales
complejos:
Ejemplos:
- Digeridos crudos de extracto
de carne
- Digeridos de extracto de
levadura
- Digeridos de peptona de carne
o de soja
- Digeridos de caseína (de la
leche).
Con ellos se logra un tipo de medio rico
nutricionalmente, aunque indefinido químicamente. Si lo que pretendemos simplemente es
obtener un buen crecimiento bacteriano, este tipo de medios es ideal, ya que su
confección es fácil y rápida (basta pesar una cierta cantidad del extracto desecado,
suministrado por casas comerciales, disolverlo en agua y esterilizar en autoclave, antes
de inocular e incubar la bacteria con la que queramos trabajar). Estos medios contienen
fuentes variadas de C y N orgánicos, sales minerales y micronutrientes. Sin embargo, con
ellos no podemos tener un control nutricional preciso, ya que desconocemos la composición
química y proporción exacta de los distintos nutrientes.
2) Medios sintéticos o definidos: se obtienen disolviendo en agua destilada
cantidades concretas de distintas sustancias químicas puras, orgánicas y/o inorgánicas.
La composición concreta de un medio sintético dependerá de la bacteria que queramos
cultivar: lógicamente, un medio definido para una bacteria con grandes capacidades
biosintéticas será más sencillo que el medio definido de otra bacteria con menores
posibilidades biosintéticas.
3) En tercer lugar, podemos fabricar un tipo de medio "mezcla" de los
anteriores, denominado medio semisintético: llevan algunas sustancias químicas
cuya naturaleza y cantidad conocemos, junto con sustancias de naturaleza y composición
indefinidas.
Cualquiera que sea el tipo de medio, de los tres que acabamos de citar, podemos
elaborar dos tipos de "versiones", según su estado aparente:
- medios líquidos (por
ejemplo, los dos de la tabla)
- medios sólidos:
derivan de los líquidos simplemente añadiendo a la solución nutritiva un coloide en
estado de gel, que solidifica (da consistencia) a esta solución.
En los primeros tiempos de la Bacteriología sólo se conocía como
sustancia gelificante incorporable a los medios la gelatina. Sin embargo, presenta
muchos inconvenientes, ya que funde a 25oC (por encima de esta temperatura el
medio se licúa), y además, muchas bacterias presentan gelatinasas que hidrolizan la
gelatina.
El gelificante más usado es el agar-agar, extraído de algas
rojas (p. ej. Gelidium), del cual existen versiones más o menos purificadas (las
más puras están más enriquecidas en el polisacárido agarosa; son las que se emplean
para los medios definidos, con objeto de evitar la introducción de sustancias
"contaminantes" inadvertidas que falseen las interpretaciones sobre el
comportamiento nutricional de la bacteria).
El agar presenta la gran ventaja de que una vez gelificado, no funde
hasta cerca de los 100oC, lo que permite su uso para la inmensa mayoría de
bacterias, que son mesófilas.
Para cultivar ciertas bacterias (sobre todo los quimioautotrofos) se
suele recurrir a un gelificante inorgánico, el silicagel o gel de sílice.
Finalmente, introduciremos otra serie de conceptos relativos a medios de cultivo, que
al igual que los anteriores, serán tratados con la suficiente amplitud en las sesiones de
clases prácticas:
Medios selectivos son aquellos que permiten seleccionar un tipo (o unos pocos
tipos) de microorganismos. En el laboratorio se emplean mucho medios selectivos sólidos
que incorporan ciertas sustancias que inhiben el crecimiento de ciertas bacterias, pero
permiten el crecimiento de otras. (P. ej. medios que llevan violeta cristal inhiben el
crecimiento de bacterias Gram-positivas.
Medios diferenciales son aquellos que permiten distinguir a simple vista dos o
más tipos de bacterias en función de su distinto comportamiento respecto de algún
nutriente del medio. Ese comportamiento diferencial se traduce normalmente en un viraje de
color de una sustancia indicadora presente en el medio.
Ejemplos:
- en el medio EMB (eosina-azul
de metileno) ciertos tipos metabólicos de bacterias producen cambios de color y
precipitación de sales cuando producen ácidos por fermentación de ciertas fuentes de
carbono.
- El medio llamado agar-sangre
lleva un 5% de sangre de caballo o carnero, lo cual revela la capacidad (y el tipo) de
hemolisis de ciertas bacterias.
Algunos medios son simultáneamente selectivos y
diferenciales.
P. ej., el agar de MacConkey, que el alumno manejará en la segunda tanda de
prácticas. Se trata de un medio de color rosado y transparente, que posee, entre otras
sustancias, lactosa, peptonas, el colorante vital rojo neutro, sales biliares y violeta
cristal.
Este medio es selectivo contra muchas bacterias Gram-positivas debido al violeta
cristal, y también contraselecciona muchas Gram-negativas debido a las sales biliares
(que son agentes tensioactivos que desorganizan muchas membranas externas). En cambio, las
Enterobacterias están evolutivamente adaptadas a soportar sales biliares en su hábitat
natural (el intestino de vertebrados superiores), y pueden crecer en este medio.
En su faceta de medio diferencial, el agar MacConkey permite visualizar dos tipos de
Enterobacterias según que puedan o no fermentar la lactosa, con producción de ácidos.
Las bacterias fermentadoras de lactosa (Lac+), excretan al medio gran cantidad
de ácidos orgánicos, lo que provoca que sus colonias, y sus alrededores aparezcan de
color rojo intenso, debido al viraje del rojo neutro; además, se forma un halo turbio a
cierta distancia de estas colonias, fenómeno ocasionado por la precipitación de las
sales biliares inducida por la acidez. En cambio, las bacterias Lac-, al no
poder usar la lactosa, recurren como fuente de C a las peptonas, a las que desaminan:
incorporan el esqueleto carbonado, excretando iones NH4+, que
alcalinizan el medio de cultivo, lo cual se traduce en que el indicador rojo neutro vira a
amarillo.
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discovered pathway of autotrophic growth. Trends Biochem. Sci. 11: 14-17.
actualizado el 17 de agosto de 1998
Ó 1998 ENRIQUE IAÑEZ PAREJA. Prohibida su
reproducción, salvo con fines educativos. sugerencias.
Escríbame a eianez@goliat.ugr.es
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