Conceptos Fundamentales de Microbiología
Cuestionario de Autoevaluación
1. La peste negra del siglo XIV fue causada por: La bacteria Yersinia pestis.
2. La viruela fue erradicada de la faz de la tierra gracias a: (Vacunación masiva).
3. Los postulados de Koch permiten: Demostrar que un microorganismo causa una enfermedad específica.
4. ¿Cuál es la función principal de las fimbrias? (Adhesión a superficies y tejidos).
5. ¿Dónde se encuentran los lipopolisacáridos (LPS)? En la membrana externa de bacterias Gram-negativas.
6. En bacterias Gram-negativas, ¿el espacio comprendido entre la membrana citoplasmática y la membrana externa se denomina? (Espacio periplasmático).
7. Con respecto a la nutrición microbiana es verdadero: Los sideróforos son moléculas que quelan el Fe para hacerlo disponible.
8. Con respecto a los medios de cultivo es verdadero: (Existen medios selectivos, diferenciales y enriquecidos).
9. Con respecto al metabolismo bacteriano es cierto: La mayor cantidad de ATP que obtienen las bacterias es en presencia de oxígeno.
10. Es verdadero con respecto a la división bacteriana: Requiere la síntesis de pared celular.
11. Una bacteria que puede crecer solo a concentraciones de oxígeno menores a la atmosférica es: (Microaerófila).
12. Con respecto a la esterilización, es correcto afirmar que: No existen grados de esterilidad.
13. Con respecto a la penicilina es verdadero: (Inhibe la síntesis de la pared celular bacteriana).
14. En bacterias, la transcripción y traducción ocurren: Simultáneamente en el citoplasma.
15. La transformación bacteriana consiste en: (La captación de ADN libre del entorno).
16. La transducción generalizada se caracteriza porque: El fago transfiere cualquier gen bacteriano.
17. La envoltura viral se origina a partir de: (La membrana plasmática o nuclear de la célula hospedera).
18. El ciclo replicativo de un virus inicia con: Adsorción.
19. En la replicación de virus de ARN negativo (ssARN-): (Se requiere una ARN polimerasa dependiente de ARN viral).
21. ¿Cómo obtienen carbono los hongos? Absorción de compuestos orgánicos.
22. ¿Qué grupo de hongos incluye a las trufas y levaduras como Saccharomyces? Ascomycota.
Casos de Estudio y Aplicaciones Clínicas
Aplicación de los Postulados de Koch
Pregunta: Si recibieras una muestra de sangre de un paciente con síntomas de ántrax en esa época, sin pruebas moleculares, ¿cómo aplicarías los principios que luego serían conocidos como Postulados de Koch para demostrar que una bacteria específica causa la enfermedad?
Respuesta: Observar la bacteria en enfermos y no en sanos, aislarla y cultivarla en un medio puro, inocularla en un animal sano para reproducir la enfermedad y luego volver a aislarla del animal enfermo, estableciendo así la relación causal sin necesidad de tecnología moderna.
Diagnóstico Microbiológico en Aguas
Pregunta: Anais, una estudiante de Agronomía, visita a sus abuelos en una zona rural cercana a Villarrica con problemas de agua potable; ¿cómo puede aproximarse al microorganismo presente en el agua del pozo?
Respuesta: Sembrar el agua en agar MacConkey, donde colonias fucsias indican bacterias Gram-negativas fermentadoras de lactosa como E. coli, y complementar con tinción de Gram para confirmar microscópicamente la presencia de cocobacilos rosados, validando el diagnóstico preliminar.
Debate sobre la Generación Espontánea
Pregunta: Sin acceso a tecnología moderna, ¿qué observaciones y controles considerarías esenciales para demostrar que los microorganismos provienen del ambiente y no se generan espontáneamente?
Respuesta: Utilizar caldos nutritivos previamente hervidos para eliminar toda forma de vida, comparar frascos abiertos, cerrados y con filtros como algodón que permitan el paso de aire pero no de partículas, y comprobar que el crecimiento microbiano aparece únicamente en los frascos expuestos sin barrera, evidenciando que los microorganismos provienen del ambiente.
Teoría Germinal de las Enfermedades
Pregunta: En un debate científico de 1880, un colega afirma que los microorganismos no tienen relación con enfermedades, ya que algunos viven en el cuerpo sin causar daño. ¿Qué argumentos usarías, basados en la evidencia de Pasteur y Koch, para responderle?
Respuesta: Reconocer que existen microorganismos comensales y beneficiosos (por ejemplo en alimentos fermentados), pero aclarar que otros sí causan enfermedades específicas según la teoría germinal; esto se respalda con evidencias como las de Koch, quien demostró agentes patógenos concretos como Bacillus anthracis (ántrax) y Mycobacterium tuberculosis, evidenciando que no todos son dañinos, pero algunos sí producen patologías definidas.
Laboratorio de Microbiología y Diagnóstico
Medios de Cultivo y su Función
Pregunta: En un laboratorio de microbiología se siembra una bacteria en agar nutritivo, agar sangre, agar MacConkey y agar manitol sal; ¿qué tipo de medios son y cuál es su función?
Respuesta:
- Agar nutritivo: Medio general para bacterias no exigentes.
- Agar sangre: Medio enriquecido y diferencial para observar hemólisis.
- Agar MacConkey: Selectivo (inhibe Gram-positivas) y diferencial (detecta fermentación de lactosa).
- Agar manitol sal: Selectivo por su alta concentración de NaCl para estafilococos.
Identificación Bacteriana
Pregunta: ¿Qué información aportan los resultados obtenidos sobre la posible identidad de la bacteria?
Respuesta: El crecimiento en agar MacConkey indica que es Gram-negativa, las colonias fucsias que fermenta lactosa, la ausencia de crecimiento en agar manitol sal que no es estafilococo, y la falta de hemólisis que es no hemolítica; en conjunto, estos resultados orientan a una enterobacteria fermentadora de lactosa como Escherichia coli.
Pregunta: ¿Cómo relacionarías la morfología bacteriana observada en una tinción de Gram con el patrón de crecimiento en los distintos medios de cultivo, y por qué es útil en el diagnóstico?
Respuesta: La tinción de Gram mostraría bacilos o cocobacilos Gram-negativos, concordando con el crecimiento en agar MacConkey, mientras que la ausencia de crecimiento en agar manitol sal confirma que no es un estafilococo (lo que también se respalda al no observar cocos en racimos), siendo esta correlación útil para identificar y descartar bacterias en el diagnóstico.
Genética Bacteriana y Transferencia de Genes
Mecanismos de Transferencia Horizontal
Pregunta: ¿Cuáles son los tres principales mecanismos de transferencia horizontal de genes que podrían explicar la adquisición de resistencia a tetraciclina y en qué se diferencian?
Respuesta:
- Transformación: Captación de ADN libre del medio e integración en el cromosoma.
- Conjugación: Transferencia de plásmidos mediante contacto directo a través de un pilus.
- Transducción: Transferencia de ADN mediada por bacteriófagos.
Se diferencian por la fuente del ADN (libre, plásmido o virus), la necesidad de contacto célula–célula y el uso de vectores biológicos.
Experimentación y Confirmación Molecular
Pregunta: Si se sospecha conjugación como mecanismo, ¿qué experimento realizarías y qué resultados lo confirmarían?
Respuesta: Mezclar una cepa donadora resistente a tetraciclina con una receptora sensible en un medio no selectivo para permitir contacto, luego sembrar en un medio con tetraciclina; el crecimiento de colonias resistentes confirma transferencia por conjugación, mientras que como control la cepa receptora sola no debe crecer.
Pregunta: ¿Cómo comprobar a nivel molecular que la resistencia fue adquirida por conjugación y está en un plásmido?
Respuesta: Mediante PCR para genes de resistencia a tetraciclina en donadora y transconjugante (y ausencia en la receptora original), y secuenciación del plásmido para confirmar la presencia y organización del gen transferido.
Resumen de Conceptos Clave
- Robert Koch: Inventó los medios de cultivo.
- Peste negra: Enfermedad infecciosa producida por una bacteria.
- Microorganismos: Existen especies que restauran la contaminación ambiental (biorremediación).
- Staphylococcus aureus: «aureus» corresponde a la especie.
- Gram-positivas: Poseen N-acetilmurámico en su peptidoglicano.
- D-alanina: Es parte de la región peptídica del peptidoglicano.
- Esporas: Solo se producen en dos géneros, Bacillus y Clostridium.
- Quimiolitotróficos: Obtienen el carbono de la fijación del CO₂.
- Mayor producción de ATP: Respiración aeróbica.
- Agar MacConkey: Permite el crecimiento de Gram-negativas por cristal violeta y sales biliares.
- Metabolismo bacteriano: En procariontes, la síntesis de ATP ocurre en la membrana plasmática.
- Crecimiento microbiano: En fase estacionaria se genera metabolismo secundario.
- Aerobio facultativo: Realiza respiración aerobia y, en anaerobiosis, fermentación y respiración anaerobia.
- Método esterilizante: Autoclave.
- Antibiótico bacteriostático: Es de acción reversible.
- ARN policistrónico: Codifica para más de una proteína.
- Dogma molecular: Existen ARN polimerasas que usan ARN como molde y lo replican.
- Transducción generalizada: Se puede transferir cualquier gen del cromosoma bacteriano.
- Vacuna influenza: Es un virus ARN con alta tasa de mutación.
- Replicación viral: Depende de factores virales y del hospedero.
- Virión: Virus con capacidad de ser infectivo.
Estudio de Casos Específicos
Ántrax y Resistencia
¿Qué científico estudió el ántrax y qué aportó?
Respuesta: Robert Koch aisló la bacteria en cultivo y formuló los postulados de Koch para demostrar la relación entre microorganismo y enfermedad.
¿Qué estructura explica la resistencia de Bacillus anthracis?
Respuesta: Forma endosporas, estructuras de resistencia (no reproductivas) muy resistentes a condiciones extremas y capaces de germinar cuando el ambiente es favorable.
¿Cómo demostrar que el brote se relaciona con el deshielo del permafrost?
Respuesta: Aplicar postulados de Koch: aislar bacterias del suelo descongelado, cultivarlas, inocular en animales para reproducir la enfermedad y reislar la misma bacteria.
Virología e Influenza
¿Por qué el virus de influenza aviar puede infectar distintos hospederos?
Respuesta: Por la susceptibilidad viral, ya que distintas especies tienen receptores que el virus reconoce para entrar a la célula.
¿Por qué se sacrifican todas las aves si hay una infectada?
Respuesta: Porque es altamente contagioso por aerosoles y contacto, y en sistemas intensivos se disemina rápidamente con riesgo para humanos.
¿Qué se necesita para que se transmita entre humanos y cause pandemia?
Respuesta: Que el virus acumule mutaciones que permitan replicación eficiente en humanos (permisividad) y transmisión persona a persona.