Curso de Microbiología
General
de Enrique Iáñez
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ACCIÓN DE LOS AGENTES
FÍSICOS SOBRE LAS BACTERIAS (I)
ÍNDICE:
1. INTRODUCCIÓN: EFECTO DE LOS FACTORES AMBIENTALES
SOBRE LAS BACTERIAS
2. EFECTO DE LA TEMPERATURA
3. LIOFILIZACIÓN
4. DESECACIÓN
BARRA DE EXPLORACIÓN: Microbiología General
1. INTRODUCCION: EFECTO DE LOS FACTORES AMBIENTALES SOBRE LAS
BACTERIAS
Debido a su pequeño tamaño y a su estilo de vida individual, las células
procarióticas sufren los cambios ambientales de un modo mucho más directo e inmediato
que las células de los organismos pluricelulares. A lo largo de miles de millones de
años, las bacterias han venido estando sometidas a diversas presiones ambientales, y han
respondido evolutivamente creando numerosos mecanismos de adaptación. Actualmente, las
únicas formas de vida existentes en determinados ambientes extremos son exclusivamente
procarióticas. Desafiando a nuestras ideas preconcebidas de lo que es la vida
"normal", encontramos extraordinarios seres vivos unicelulares viviendo a pH muy
ácidos o muy alcalinos, medrando en salmueras y salinas, o reproduciéndose a
temperaturas de más de 100ºC y a grandes presiones...En este capítulo y en el siguiente
veremos algunas de estas notables adaptaciones.
Hasta ahora hemos venido considerando el crecimiento de las bacterias en función de su
fondo genético, en relación con los nutrientes, y en unas hipotéticas condiciones
ideales (óptimas). Sin embargo, el trabajo experimental con microorganismos ha de tener
en cuenta los factores ambientales, es decir, una serie de agentes físicos y
químicos que
- modifican la velocidad de crecimiento, provocando cambios que, a determinados valores de
dichos factores pueden llegar a ocasionar la muerte de microorganismos;
- condicionan la distribuición de los microorganismos en sus ecosistemas y hábitats
naturales;
- permiten a los humanos controlar el crecimiento microbiano, por medio de la fijación de
parámetros para:
- la mutagénesis,
- la esterilización y desinfección,
- la quimioterapia.
No todos los microorganismos toleran del mismo modo un determinado factor ambiental.
Así, unas determinadas condiciones pueden ser nocivas para una especie bacteriana, y en
cambio ser neutras o beneficiosas para otra.
Antes de abordar el estudio de distintos agentes ambientales, conviene distinguir entre
los efectos que un determinado agente puede tener sobre la viabilidad y los efectos que
pueden simplemente afectar al crecimiento, a la capacidad de diferenciación (si la
hubiera) o de reproducción.
Los principales tipos de factores a considerar se pueden desglosar de la siguiente
manera:
2. EFECTO DE LA TEMPERATURA
2.1. EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE EL CRECIMIENTO
La temperatura es uno de los parámetros ambientales más importantes que condicionan
el crecimiento y la supervivencia de los microorganismos.
La temperatura afecta a la velocidad de crecimiento (y, por lo tanto al tiempo de
generación, g). Cada bacteria (y suponiendo que el resto de condiciones
ambientales se mantienten constantes) muestra una curva característica de tasa de
crecimiento en función de la temperatura, donde podemos distinguir tres puntos
característicos llamados temperaturas cardinales:
- temp0 mínima: por debajo de ella no hay crecimiento;
- temp0 máxima: por encima de ella tampoco existe
crecimiento;
- temp0 óptima: permite la máxima tasa de crecimiento (o
sea, g mínimo).
El margen entre la temperatura mínima y la máxima se suele llamar margen de
crecimiento, y en muchas bacterias suele comprender unos 40 grados.
La temperatura mínima se puede explicar en función de:
- un descenso de la fluidez de
la membrana, de modo que se detienen los procesos de transporte de nutrientes y el
gradiente de protones;
- un aumento de la viscosidad
del citoplasma;
- un debilitamiento de los
enlaces hidrófobos de las proteínas(debido a cambios físicos en la estructura del
agua de solvatación) que provoca inactivación de enzimas alostéricos y de actividad
funcional de los ribosomas. En muchos casos los polisomas no se ensamblan.
Por encima de la temperatura mínima la tasa de crecimiento va aumentando
proporcionalmente hasta alcanzar la temperatura óptima, debido a que las
reacciones metabólicas catalizadas por enzimas se van aproximando a su óptimo. En dicha
temperatura óptima las enzimas y reacciones se dan a su máxima tasa posible.
A partir de la temperatura óptima, si seguimos subiendo la temperatura se produce un
descenso acusado de la tasa de crecimiento hasta alcanzar la temperatura máxima.
Dicha temperatura refleja:
- desnaturalización e
inactivación de proteínas enzimáticas esenciales;
- colapsamiento de la
membrana citoplásmica;
- lisis térmica de la bacteria.
Obsérvese en el gráfico que la temperatura óptima está más cerca de la máxima que
de la mínima.
Cada especie o cepa bacteriana tiene temperaturas cardinales distintas, de modo que una
bacteria puede presentar una temperatura óptima superior a la temperatura máxima de
otra, o inferior a la temperatura mínima de una tercera.
Según el rango de temperaturas al que pueden crecer las distintas bacterias, se pueden
establecer tres tipos principales:
- psicrófilas o criófilas
: crecen a partir de entre -5 a 5oC.
- Las llamadas psicrófilas obligadas tienen t0
óptima a 15-18oC y t0 máxima a19-22oC,
como por ejemplo Flavobacterium. La bacteria Polaromonas vacuolata,
recientemente aislada en aguas heladas de la Antártida es lo que pudiéramos llamar un
psicrófilo extremo: tiene su óptimo de crecimiento en 4ºC, y es incapaz de crecer a
14ºC.
- Las psicrófilas facultativas (también llamadas psicrotrofas) presentan t0 óptima en torno a los 20-30oC y máximas
a los 35oC.
- Las mesófilas presentan t0 mínimas a
los 10-15oC, óptimas a los 25-40oC y máximas entre 35 y 47oC.
La mayor parte de las bacterias (incluyendo las patógenas) pertenecen a esta categoría.
- Las termófilas presentan mínimos a 25oC, óptimos a 50-75oC
y máximos entre 80 y 105oC. Dentro de esta categoría se suele distinguir las
termófilas extremas (=hipertermófilas), que pueden llegar a presentar óptimos cercanos
a los 100oC, y que taxonómicamente pertenecen al dominio de las Archaea.
- Las termófilas estrictas (o estenotermófilas), con óptimos por encima de los 80ºC
son de hecho incapaces de crecer a menos de 37oC, como las citadas arqueas
(ej., Thermoproteus, Pyrococcus, Pyrodictium). La arquea Pyrolobus fumarii,
habitante de los humeros termales submarinos tiene su óptimo nada menos que a 105ºC y
puede llegar a aguantar 113ºC, y parece detiene su metabolismo (por "frío") a
la "agradable" temperatura de 90ºC (!)
- Las termófilas facultativas (o euritermófilas) pueden crecer a menos de 37oC,
como p. ej. Thermus aquaticus.
Veamos brevemente unos cuantos casos de bacterias (y algún microorganismo
eucariótico) adaptado a medios con temperaturas extremas, y sus respectivas adaptaciones
a dichas condiciones:
Ejemplos de medios permanentemente fríos son la mayor parte de las aguas
oceánicas (cuya temperatura media es de unos 5oC, pero que en las
profundidades alcanzan sólo 1-2oC por encima de cero) y las áreas
permanentemente heladas del Ártico y de la Antártida.
En los medios helados existen pequeñas bolsas o microcavidades de agua líquida, donde
pueden medrar algunos microorganismos. Un ejemplo no bacteriano muy característico es el
alga de las nieves (Chlamydomonas nivalis), que llega a conferir color rojo a la
nieve en algunas zonas de montaña a mitad de la estación estival.
Los psicrotrofos (psicrófilos facultativos) son más abundantes, ya que están
adaptados a soportar grandes oscilaciones térmicas, y en verano pueden crecer a unos 30oC-40ºC.
Algunas bacterias y hongos pueden crecer en alimentos (carne, leche, frutas y
hortalizas) que se guardan en frigoríficos, alterando las cualidades organolépticas e
incluso, echándolos a perder (una experiencia que casi todos hemos tenido).
Las principales adaptaciones bioquímicas a medios fríos exhibidas por estos
microorganismos son:
- enzimas más resistentes al
frío;
- sistemas de transporte
adaptados a bajas temperaturas;
- los fosfolípidos de la
membrana celular aumentan la proporción de ácidos grasos insaturados (y en algunas
bacterias, poliinsaturados); ello supone que la membrana sigue en su estado semifluido,
evitándose su congelación.
Los hábitats naturales con temperaturas permanentemente altas (por encima de
45-50oC) están restringidos a unas pocas zonas de la biosfera, normalmente
relacionadas con fenómenos volcánicos:
- fuentes termales volcánicas
terrestres (en zonas de EE UU, Japón, Nueva Zelanda e Islandia);
- fuentes termales submarinas:
los llamados "humeros" (fumarolas hidrotermales) asociados a las grandes
dorsales oceánicas);
- fumarolas.
Como ejemplo "clásico", muy conocido por documentales de
divulgación, recordemos que en el famoso Parque Nacional de Yellowstone, en EE UU, existe
la mayor concentración mundial de fuentes volcánicas, con géiseres que emiten a más de
100oC, siendo esta temperatura bastante constante, con oscilaciones de +/- 1 ó
2oC. Cuando esta agua sale, lo hace a punto de ebullición. El riachuelo que
genera va bajando su temperatura en su recorrido, de modo que se genera un gradiente de
temperatura en el que se pueden estudiar fascinantes comunidades microbianas adaptadas a
esas diversas temperaturas. Allí fue donde T.D. Brock descubrió la eubacteria termófila
Thermus aquaticus, de la que se extrae la ADN polimerasa termorresistente empleada
en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Recientemente se está recurriendo a
usar la polimerasa de una arquea hipertermófila, Pyrococcus furiosus, que funciona
muy bien a 100ºC.
Si confeccionamos una tabla donde se agrupen distintos seres vivos en función de las
temperaturas máximas a las que pueden vivir comprobaremos (Fig.1) que los
procariotas, como conjunto aguantan más que los eucariotas. Dentro de los procariotas,
las bacterias no fotosintéticas crecen a mayores temperaturas que las fotosintéticas.
Obsérvese que existen bacterias con óptimos a 55, 70 e incluso 100oC (el
asombroso Pyrodictium crece a 110oC). Como ya dijimos, el
"récord" de termofilia lo tienen ciertas arqueobacterias (como la que acabamos
de citar), y crecen a esas temperaturas a gran velocidad (tiempos de generación g
del orden de 1-7 horas).
Se han aislado bacterias termófilas en medios artificiales, como calentadores de agua
domésticos e industriales.
Las principales adaptaciones bioquímicas a altas temperaturas en células
vegetativas bacterianas son:
- enzimas termorresistentes.
Algunas de ellas tienen un interior molecular muy hidrófobo;
- ribosomas termorresistentes;
- membranas ricas en ácidos
grasos saturados, que permiten enlaces hidrofóbicos más fuertes.
- En Arqueas hipertermófilas
los lípidos son muy especiales: en vez de basarse en ésteres de ácidos grasos con el
glicerol, se trata de éteres de hidrocarburos unidos al glicerol (el enlace éter
es más resistente). Algunas, además, en vez de la típica bicapa lípídica, exhiben una
monocapa bioquímica de C40-bifitanil-tetraéteres (resultado de unirse
"cola con cola" dos C20-fitanil-diéteres), que condicionan una
extrema resistencia a agentes ambientales.
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2.2. EFECTO LETAL DEL CALOR
Al subir la temperatura por encima de la temperatura máxima de crecimiento, se dejan
sentir los efectos sobre la viabilidad: la pérdida de viabilidad significa que las
bacterias dejan de ser capaces de crecer y dividirse, aun cuando las transfiramos a un
medio idóneo. La muerte por calor es una función exponencial de primer orden:
dN/dt = -KT·N
O sea, y como se puede constatar en el gráfico adjunto, la acción del calor supone la
muerte de una fracción constante (KT) de la población sobreviviente en cada
momento.
La cinética de primer orden sugiere que no existen efectos acumulativos, sino que la
muerte se debe a la destrucción o inactivación irreversible de una molécula o
estructura esencial (como p. ej. el ADN cromosómico o por creación de un daño
irreparable en la membrana).
En la práctica podemos encontrarnos con gráficos distintos al anterior, debidos a
desviaciones respecto de esta cinética:
)
Cómo podemos caracterizar o medir en la práctica la inactivación por calor
de una suspensión bacteriana? Hé aquí algunos parámetros utilizados:
- tiempo térmico mortal:
es el tiempo mínimo requerido para que mueran todas las bacterias de una determinada
suspensión a una determinada temperatura;
- tiempo de reducción
decimal: es el tiempo requerido para reducir al 10% la densidad de la suspensión, a
una determinada temperatura (también llamado valor D);
- punto térmico mortal:
es la temperatura mínima que mata a todas las bacterias en un tiempo determinado
(normalmente el tiempo de referencia empleado es de 10 min).
Ejemplos
punto
térmico mortal |
Especies |
55oC |
Escherichia
coli |
60oC |
Mycobacterium
tuberculosis |
120oC |
endosporas de
especies muy resistentes de Bacillus. |
Estos tres parámetros se emplean frecuentemente en industrias alimentarias, como en
las de fabricación de conservas, centrales lecheras, etc.
Antes de seguir adelante, es importante tener claro que, dependiendo de la temperatura
y el tiempo a que sometamos un material a tratamiento térmico, lograremos inactivación
parcial de la población microbiana (es decir, queda una fracción de células
viables) o bien esterilización (=inactivación total).
En general, entendemos por esterilización todo tratamiento de un material con
un agente físico (como el calor, que nos ocupa en este momento) o químico (como veremos
en el capítulo 19) que acarrea la eliminación de toda forma de vida en él. Una vez
estéril, el material sigue estéril indefinidamente con tal de que esté encerrado en un
compartimento estanco, sellado y libre del contacto con microorganismos del ambiente
exterior.
Centrándonos de nuevo en el calor, la inactivación parcial o la esterilización se
pueden lograr por calor húmedo o por calor seco.
La inactivación (total o parcial) por calor se debe a la desnaturalización de
proteínas y a la fusión de lípidos de membrana, debido a que se rompen muchos enlaces
débiles, sobre todo los puentes de hidrógeno entre grupos C=O y H2-N . Estos
enlaces se rompen más fácilmente por calor húmedo (en atmósfera saturada de vapor de
agua), debido a que las moléculas de agua pueden desplazar a los puentes de hidrógeno
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2.2.1 Calor húmedo:
Por lo tanto, la inactivación por calor húmedo requiere menores temperaturas que la
que se realiza en ausencia de agua. Veamos algunos ejemplos de condiciones de
inactivación total por calor húmedo:
microorganismo |
Condiciones |
La mayoría
de células vegetativas, de bacterias, levaduras y hongos |
80oC
, 5-10 min |
bacilo
tuberculoso |
58oC
, 30 min |
bacilo
tuberculoso |
59oC
, 20 min |
bacilo
tuberculoso |
65oC
, 2 min |
Staphylococcus
aureus, Enterococcus faecalis |
60oC
, 60 min |
La mayoría
de esporas de bacterias patógenas |
100oC
, pocos min |
esporas del
patógeno Clostridium botulinum |
100oC
, 5,5 horas |
esporas de Clostridium
y Bacillus saprofitos |
100oC
, muchas horas |
esporas de Clostridium
y Bacillus saprofitos |
120oC
, 15 minutos |
Veamos los métodos principales de lograr esterilización de materiales por calor
húmedo:
Autoclave (introducido por Chamberland en 1884)
Es un aparato que permite calentar muestras por calor húmedo a temperaturas superiores
a las de ebullición del agua (sin que ésta hierva), debido a que el tratamiento se
efectúa en un compartimento estanco saturado con vapor de agua y a presiones superiores a
la atmosférica. (El funcionamiento del autoclave será oportunamente explicado en clases
prácticas). Los parámetros de esterilización suelen ser: temperatura 121oC y
10-15 min. Como se puede deducir, estos parámetros vienen fijados por la resistencia de
las esporas de especies saprofitas (ver última línea de la tabla anterior), que son las
formas de vida que más aguantan el calor sin perder viabilidad.
(Hay que tener en cuenta que, en la práctica, a veces hay que emplear
condiciones diferentes; por ejemplo: si queremos esterilizar grandes volúmenes de
líquido, habrá que prolongar el tratamiento, 30 o 40 min, ya que el centro del
recipiente donde va el líquido tarda más en alcanzar la temperatura de esterilización.
Los medios de cultivo que incluyen glucosa deben esterilizarse a 115oC, ya que
a temperaturas superiores la glucosa "carameliza"; por lo tanto, en estas
ocasiones, el tiempo también es mayor: 30 min).
La acción rápida del calor húmedo depende en buena parte del alto valor de calor
latente del agua (540 cal·g-1); ello hace que los objetos más fríos (como
las muestras a esterilizar) se calienten rápidamente por condensación de agua en su
superficie.
Tindalización (nombre en honor de John Tyndall)
Es un método de esterilización fraccionada para materiales que se inactivan o
estropean a más de 100oC. Consiste en someter el material a varios ciclos
(normalmente 3 ó 4) de dos fases sucesivas cada uno:
- en la primera fase el material se calienta a una temperatura entre 50 y 100oC,
durante 1 ó 2 horas;
- en la segunda fase el material se incuba en una estufa, a 30-37oC durante 24
horas.
Durante las fases de tipo a) mueren todas las células vegetativas de la muestra, pero
permanecen viables las esporas, que quedan activadas para germinar. Durante las fases de
tipo b) se produce la germinación de las esporas activadas en la respectiva fase
anterior. En la siguiente fase de tipo a) morirán las células vegetativas procedentes de
la germinación en la fase anterior; y así sucesivamente, hasta que al cabo de unos
cuantos ciclos no queda ningun microrganismo en la muestra.
Como se puede ver, este método es bastante engorroso y consumidor de tiempo, por lo
que en los últimos años ha sido reemplazado por otro método de esterilización, aunque
ya no dependiente del calor: se trata de la esterilización por filtración. Consiste de
hacer pasar una solución a través de una membrana o filtro de un tipo de material
(normalmente nitrato de celulosa) que presenta poros de un tamaño inferior al de
cualquier célula bacteriana (diámetro de poro =0,22 m m).
Aplicaciones principales del calor húmedo:
- En la práctica cotidiana del laboratorio de microbiología, en la esterilización de
medios de cultivo y soluciones.
- En la esterilización de material quirúrgico.
- En la esterilización o inactivación parcial, en las industrias alimentarias
(conservas, leche y derivados).
En la industria conservera se emplean los parámetros ya estudiados de punto térmico
mortal y tiempo térmico mortal; este último permite elegir la temperatura que altera
menos las cualidades del material a conservar.
El tiempo térmico mortal varía según:
el tipo de material: normalmente, los materiales ácidos (tomates,
frutas) requieren menos tiempo que los neutros (como el maíz o las alubias).
la concentración de azúcares, proteínas o grasas: una mayor
concentración de este tipo de sustancias supone emplear más temperatura y/o más tiempo.
la concentración de sales: puede obligar a aumentar o disminuir los
valores de tiempo y temperatura, dependiendo del tipo de microorganismos.
En la industria láctea se emplean como métodos de esterilización el autoclave o la
llamada uperización.
La uperización consiste en un tratamiento de calor húmedo donde se emplean
temperaturas muy altas durante unos pocos segundos (p. ej.: 135-150oC durante
1-2 seg).
Pero no siempre es imprescindible esterilizar la leche, sino que puede bastar eliminar
los posibles microorganismos patógenos que pueden contaminarla, y que son más sensibles
al calor que los saprófitos inofensivos. Con esta inactivación parcial de la población
microbiana de la leche logramos que ésta se conserve durante unos días, sin alterar
apenas sus cualidades organolépticas y nutricionales. He aquí los procedimientos más
habituales para conseguir esto:
La pasteurización (en honor a Pasteur, que la introdujo en los años 1860)
consiste en tratar la leche a 63oC durante 30 min, tras los cuales se enfría y
envasa rápidamente.
La pasteurización instantánea (también conocida por sus siglas en inglés
HTST, de high temperature-short time) se logra calentando a 72oC durante
sólo 15 segundos, tras de lo cual la muestra se enfría rápidamente. Esta técnica es la
más usada actualmente, ya que:
- mata más rápidamente;
- mata mejor organismos más
resistentes;
- altera menos el sabor;
- actúa en flujos continuos (y
permite procesar grandes volúmenes de leche).
Tras la pasteurización, el número de bacterias viables desciende un 97-99%. Los
potenciales patógenos que pueda llevar la leche (Brucella, Salmonella, bacilo
tuberculoso, Streptococcus, etc) son eliminados fácilmente.
La pasteurización también se emplea para la preparación de vacunas a base de
microorganismos inactivados por el calor.
2.2.2. Calor seco:
Como ya dijimos, la esterilización por calor seco necesita recurrir a mayores
temperaturas que la efectuada por el calor húmedo, ya que al no existir agua, la rotura
de puentes de hidrógeno y la desnaturalización de proteínas, así como la fusión de
membranas, se efectúan a mayores energías. Otros efectos del calor seco son los daños
por oxidación y el provocar un aumento de la concentración de electrolitos.
Aplicaciones del calor seco:
- El llamado horno de Pasteur, mediante calentamiento a 160-170oC
durante 2-3 horas permite esterilizar materiales inertes de laboratorio resistentes al
calor: material de vidrio y metálico, aceites y jaleas, etc.
- Flameado a la llama
(hasta el rojo) de asas metálicas de siembra, con las que se
inoculan las bacterias.
- Incineración
de materiales de desecho.
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2.3. EFECTO DE LAS BAJAS TEMPERATURAS SOBRE LAS BACTERIAS
Las bajas temperaturas (por debajo de la temperatura mínima) no son útiles para la
esterilización, ya que, aunque existen algunas bacterias que mueren por congelación (p.
ej., especies patógenas de Neisseria), el efecto de este tratamiento sobre otras
muchas es, sobre todo, bacteriostático, sin contar aquellos organismos psicrófilos o
psicrotrofos.
Los efectos de someter una suspensión bacteriana a temperaturas menores de 0oC
dependen de:
- el medio donde están
suspendidas las bacterias;
- el modo en que se realice la
congelación y una ulterior descongelación.
2.3.1. Congelación de la suspensión en un medio habitual:
Cuando la temperatura es ligeramente inferior al punto de congelación del medio, el
citoplasma queda en sobrefusión (sin congelar) entre -1 y -10oC. Pero
como la tensión de vapor de agua en el interior es mayor que en el exterior, existe una
tendencia a restablecer el equilibrio, que puede ser:
- por pérdida de agua de la
célula (cuando la congelación se efectúa lentamente), o bien
- por cristalización de agua en
el interior (cuando la congelación se realiza rápidamente).
En ambos casos la consecuencia es que las sales intracelulares se concentran, lo que
supone que la solución del citoplasma puede llegar a saturarse, con precipitación de
sales. Ello conlleva varias consecuencias:
- los cristales de sales y la
alta concentración de electrolitos provocan la desnaturalización de proteínas y
daños a la membrana, de modo que pueden salir componentes del citoplasma (fosfato,
ribosa, péptidos y nucleótidos, procedentes de la actuación de ribonucleasas y
peptidasas latentes).
- Otro efecto de menor
importancia es el daño mecánico a la pared celular y a la membrana provocado por
los cristales de hielo.
En general, el enfriamiento rápido es más lesivo que el lento, existiendo una
velocidad óptima. Cuando una bacteria se enfría rápidamente a -35oC se
producen cristales de hielo que provocan daños cuando la muestra se descongela.
Por lo tanto, otro factor a tener en cuenta es la manera de realizarse la
descongelación, y el número de ciclos de congelación-descongelación. La
descongelación lenta es más letal que la rápida, ya que aumenta el volumen de cristales
de hielo.
- El efecto inmediato: muertes que ocurren al congelarse la muestra;
- El efecto de almacenamiento, consistente en la lenta pérdida de viabilidad debida al
tiempo que permanecen las bacterias sobrevivientes en estado congelado, y que depende de
la temperatura a la que se mantenga la muestra.
Aplicaciones de la congelación:
La congelación se aplica, en laboratorio, para preservar muestras bacterianas durante
largos periodos de tiempo. Como acabamos de ver, y con objeto de maximizar la viabilidad
bacteriana el mayor tiempo posible, es importante cómo se efectúa tanto la
descongelación como la descongelación. Una vez congeladas, las bacterias supervivientes
conservan su viabilidad durante mucho tiempo, siempre que la temperatura se mantenga por
debajo del punto eutéctico.
- en nieve carbónica (CO2
sólido), a -78oC;
- en nitrógeno líquido, a -180oC.
Por ello, este método es usado en el laboratorio para guardar cultivos durante largas
temporadas. El inconveniente de emplear nieve carbónica o nitrógeno líquido es que hay
que reponerlos con relativa frecuencia. Como veremos enseguida, hay métodos menos
engorrosos y caros de mantener viables muestras microbianas durante largos periodos de
tiempo.
2.3.2. Congelación en presencia de sustancias que evitan daños a las bacterias:
Para preservar aún mejor las bacterias a bajas temperaturas, se recurre a añadir a la
suspensión ciertas sustancias, como por ejemplo:
- Sustancias no ionizables de
bajo peso molecular que provocan la solidificación amorfa y vítrea, en lugar de
la cristalización, evitando así la formación de zonas intracelulares con alta
concentración de sales: glicerina, sacarosa, lactosa, dimetilsulfóxido (DMSO).
- Materiales ricos en proteína:
leche, suero, extracto de carne.
- Proteínas purificadas (p.
ej., la albúmina).
- Determinadas macromoléculas:
polivinilpirrolidona (PVP), dextranos.
La suspensión bacteriana puede aguantar varios meses congelada con estas sustancia a
-25 a -30oC, en congelador.
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3. LIOFILIZACION
La liofilización es la desecación al vacío de una muestra previamente congelada.
Aplicada a bacterias, es uno de los métodos que mantiene por más tiempo la viabilidad
bacteriana (varios años). Para obtenerla, el cultivo bacteriano se adiciona de leche o
suero (véase epígrafe anterior), se congela sobre nieve carbónica (-78oC), y
se conecta a una bomba de vacío, que provoca la desecación. La eliminación de toda el
agua sobre la muestra congelada aumenta la viabilidad de ésta, que se guarda en ampollas
cerradas de vidrio a temperatura ambiente, hasta su uso, que como vemos, puede ser incluso
muchos años después.
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4. EFECTO DE LA DESECACION SOBRE LAS BACTERIAS
La desecación al aire (sin vacío) mata a las células vegetativas bacterianas, pero
no a las endosporas. La sensibilidad a la desecación varía de una especie a otra.
Ejemplos:
- Mycobacterium tuberculosis
(el bacilo tuberculoso) es muy resistente al aire (en ausencia de luz), de ahí que pueda
aguantar varios meses a partir de los esputos de enfermos.
- En cambio, el vibrión
colérico (Vibrio cholerae) muere expuesto al aire al cabo de sólo dos horas.
Las causas de la muerte son, principalmente:
- el aumento de concentración
intracelular de sales, lo que conlleva efectos tóxicos y desnaturalizantes de proteínas;
- daños por oxidación.
La mayor eficacia de la desecación al aire se logra con 50% de humedad relativa.
arriba
BIBLIOGRAFIA
LIBROS
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a molecular approach. Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts. Consultar el
capítulo 8.
ARTÍCULOS DE DIVULGACIÓN:
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ARTICULOS DE REVISION
DEMMING, J.W. (1987): Ecological strategies of barophilic bacteria in the deep ocean.
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Actualizado el 1998-08-06
Ó
1998 ENRIQUE IAÑEZ PAREJA. Prohibida su reproducción, salvo con fines
educativos.
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