Microbiología: Características, Clasificación y Aplicaciones de los Microorganismos

La Microbiología

La microbiología es la ciencia que estudia los microorganismos, sus características y su comportamiento. Esto incluye bacterias, mohos, levaduras, protozoos, algunas algas microscópicas y virus. El dominio arqueobacterias engloba las bacterias que se consideran más antiguas (menos evolucionadas). El dominio eubacteria comprende los organismos unicelulares procariotas (sin núcleo) más evolucionados. El dominio eucarya incluye a los organismos con células eucariotas (con núcleo verdadero).

Clasificación de los Microorganismos según su relación con el Oxígeno

• MO aerobios estrictos: Necesitan el oxígeno para crecer y mueren en su ausencia.
• MO anaerobios facultativos: Pueden crecer empleando o no oxígeno. Si el oxígeno está presente, lo utilizan para oxidar sustancias orgánicas y obtener energía de manera más eficiente.
• MO anaerobios aerotolerantes (aerodúricos): Crecen sin emplear oxígeno, pero su presencia no les daña.
• MO anaerobios estrictos: Crecen sin emplear oxígeno. Mueren cuando están expuestos de forma prolongada al oxígeno.
• MO microaerófilos: Necesitan ambientes con [O2] = 2-10%.

Rasgos Generales de los Microorganismos

1. Relación superficie/volumen elevada: Debido a sus pequeñas dimensiones, los microorganismos tienen una alta relación superficie/volumen, lo que les permite un flujo eficiente de nutrientes y eliminación de desechos metabólicos.
2. Alta flexibilidad metabólica: Las bacterias pueden ajustar su metabolismo según el medio en el que se encuentren.
3. Ubicuidad y relevancia ecológica: Los microorganismos son ubicuos y se encuentran en todos los ambientes.

Membranas en Bacterias

• Cápsulas: Presentes en la mayoría de las bacterias. Cumplen funciones de protección y adherencia.
• Membrana externa: Exclusiva de las bacterias Gram negativas. Proporciona protección adicional a la célula.
• Pared celular: Es permeable a agua, sales y moléculas de bajo peso molecular.
• Membrana citoplasmática: Presente en todas las bacterias, regula la entrada de nutrientes y la salida de desechos.

Formas Básicas de las Bacterias

Las bacterias se presentan en dos formas básicas principales:

1. Cocos (esféricos o redondos)
2. Bacilos (en forma de bastón o cápsula)

Algunas bacterias forman endosporas como mecanismo de resistencia ante condiciones ambientales adversas. Estas estructuras son generadas por la célula vegetativa. Las endosporas permanecen en estado latente y pueden reactivarse cuando el ambiente se vuelve favorable, regenerando la forma vegetativa de la bacteria.

Hongos

Los hongos son los organismos englobados dentro del reino Fungi o Mycota. Este taxón agrupa: levaduras, mohos y setas. Las levaduras son organismos unicelulares microscópicos, que se emplean a nivel industrial en numerosos procesos de fermentación. Los mohos presentan un aspecto filamentoso, siendo observables habitualmente a simple vista sobre la superficie de frutas y alimentos. Las setas son organismos pluricelulares de tamaño mucho mayor caracterizados por su sombrerete.

Estructura y Clasificación de los Hongos

A partir de una espora (forma reproductiva) se empieza a desarrollar un individuo en forma de filamento o hifa. Esta hifa crece fundamentalmente por su extremo (crecimiento apical), pero también a partir de cualquier parte de ella, ramificándose, para dar lugar a un talo.

Hifas

1. Hifas septadas o tabicadas: Tienen paredes transversales (septos) que dividen las hifas en compartimentos. Los septos están comunicados por un poro central. Se encuentran en hongos superiores.
2. Hifas no septadas o cenocíticas: No tienen paredes transversales. Corresponden a hongos inferiores.

Clasificación según las hifas

1. Mixomicetos: Hongos primitivos.
2. Ficomicetos: Son hongos inferiores, que tienen hifas no septadas.
3. Eumicetos: Son los hongos superiores, con hifas septadas.

Formas de reproducción

1. Reproducción asexual: Incluye gemación, fragmentación y esporas asexuales.
2. Reproducción sexual: Involucra la formación de esporas sexuales.

Mohos

• Orden Mucorales: Son mohos zigomicetos que crecen sobre materia en descomposición.
• Género Aspergillus: Género de mohos deuteromicetos que afecta alimentos y la salud.
• Género Penicillium: Produce penicilina y se usa en la fabricación de quesos.
• Géneros Fusarium, Alternaria y Botrytis: Estos mohos afectan a plantas y frutas.

Levaduras

Las levaduras son hongos unicelulares del filum Ascomycota, con hifas septadas. Se reproducen principalmente por gemación asexual y pueden también hacerlo de forma sexual. Las micotoxinas son sustancias tóxicas producidas por los hongos que afectan al ser humano.

Virus

Los virus son microorganismos extremadamente pequeños, de 10 a 100 veces menores que las bacterias. Son parásitos intracelulares obligados, lo que significa que necesitan invadir células vivas para reproducirse, utilizando su sistema metabólico. Pueden infectar células animales, vegetales y bacterias.

Viroides

Son agentes similares a los virus, pero sin cubiertas proteicas. Están formados por fragmentos de ARN que no codifican proteínas.

Priones

Son agentes infecciosos compuestos únicamente de proteínas y carecen de material genético. Son muy resistentes a procesos de inactivación que afectan a los ácidos nucleicos.

Ricketsias

Son bacterias pequeñas, Gram-negativas, aerobias y pleomórficas que pertenecen al género Rickettsia.

Simbiosis

La simbiosis es una relación evolutiva entre individuos de diferentes especies, que surge de la necesidad de adaptarse al entorno y a otros organismos del ecosistema. En estas asociaciones, el hospedador proporciona refugio al microorganismo (huésped), protegiéndolo de condiciones ambientales adversas, mientras que el microorganismo ofrece nutrientes o sustancias beneficiosas para el hospedador.

• Endosimbiosis: El microorganismo vive dentro de las células del hospedador.
• Ectosimbiosis: El microorganismo se encuentra fuera de las células, pero aún dentro del cuerpo del hospedador.
• Simbiosis mutualista: Ambos individuos se benefician de la relación.
• Simbiosis parasítica: Solo uno de los individuos se beneficia, generalmente a expensas del otro.

Medios de Cultivo

Los medios de cultivo son mezclas preparadas en el laboratorio para fomentar la proliferación de microorganismos, aportando todos los nutrientes esenciales para su crecimiento. Estos medios se presentan en estado estéril en recipientes como placas de Petri o tubos de ensayo. Un cultivo microbiano se forma cuando, al inocular microorganismos en el medio, estos crecen y se multiplican en o sobre él, siempre que se mantengan condiciones controladas de temperatura, humedad, pH y oxígeno.

Nutrientes Energéticos

• Fuentes de carbono: Son más energéticas que las de nitrógeno.
• Fuentes de nitrógeno

Nutrientes Estructurales

• Fuentes de azufre: Usualmente son sulfatos.
• Fuentes de fósforo.
• Iones metálicos: Actúan como macronutrientes.
• Protótrofos: Organismos que sintetizan sus propios factores de crecimiento.
• Auxótrofos: Necesitan obtener estos factores del medio externo.
• Factores de arranque: Nutrientes o iones que ayudan a los microorganismos a salir de la latencia.
• Factores inhibidores: Sustancias químicas que bloquean el crecimiento de ciertos microorganismos.
• Suplementos: Nutrientes adicionales para el cultivo de microorganismos difíciles.

Condiciones Físicas de los Medios de Cultivo

1. Consistencia
2. pH
3. Actividad de agua
4. Potencial redox
5. Presión osmótica

Tipos de Medios de Cultivo

• Medios definidos o sintéticos: Tienen una composición química precisa, tanto cualitativa como cuantitativamente. Se emplean para estudios de requerimientos nutricionales.
• Medios complejos: Contienen nutrientes de composición variable o no especificada.
  • Medios generales: Aptos para el cultivo de cualquier tipo.
  • Medios de preenriquecimiento: Ayudan a que los microorganismos dañados se recuperen y acumulen factores de crecimiento.
  • Medios de enriquecimiento: Favorecen el crecimiento de microorganismos.
  • Medios selectivos: Permiten el crecimiento de ciertos microorganismos mientras inhiben o frenan el de otros.
  • Medios diferenciales: Facilitan la distinción entre distintos microorganismos.

Preparación de Medios de Cultivo

Sólido

• Placa Petri
• Placa multipocillos
• Tubo
• Soportes especiales

Líquido

• Matraz Erlenmeyer
• Tubo de ensayo
• Tubo de ensayo con campana Durham

Conservación de Medios de Cultivo

1. Medios deshidratados: Se deben almacenar a temperatura ambiente en sus botes originales.
2. Medios rehidratados, esterilizados y listos para usar: Se conservan en refrigeración (4-6 ºC), protegidos de la luz.
3. Medios en tubos con tapón de rosca
4. Placas Petri con medio de cultivo: Deben precintarse o guardarse en una bolsa para evitar la desecación durante la refrigeración.
5. Solución intermedia: Se puede esterilizar el medio en tubos con la cantidad necesaria, refundir en baño maría cuando se requiera, y luego verter en placas Petri.
6. Refundición de medios: Se puede hacer en baño maría o en microondas.
7. Atemperado antes de uso: Los medios refrigerados deben atemperarse a temperatura ambiente.
8. Deshidratación excesiva: Los medios no deben presentar signos de deshidratación.