Control De Crecimiento Microbiano (1).docx

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema: INFORME DE CONTROL DEL CRECIMIENTO MICROBIANO Docente: MANDUJANO AYLAS IRMA NORMA Asignatura: MICROBIOLOGÍA Integrantes:  ARAGON VALDERRAMA INDIRA  ARANDA LAZARO GRECIA  HUAYNATE GAMARRA DARWIN  JARAMILLO EVARISTO KEVIN  RAMOS MORIBE FLANKLIN

HUARAZ- PERÚ 2018

INTRODUCCION

En esta oportunidad consideraremos al microorganismo desde otra perspectiva. Nos ocuparemos de las relaciones de los microorganismos con el hombre. Empezaremos señalando los agentes y métodos para el control del crecimiento microbiano. El control puede efectuarse limitando el crecimiento de los microorganismos, procesos llamados inhibición; o destruyendo los organismos por esterilización, muerte o eliminación de todos los organismos viables de un medio de cultivo. Las medidas de control de los microorganismos son la descontaminación, la desinfección y la esterilización. [CITATION TMa78 \l 10250 ] Aunque muchos microorganismos son beneficiosos y necesarios para el bienestar humano, las actividades microbianas pueden tener consecuencias indeseables, como la putrefacción de los alimentos y el desarrollo de enfermedades. En consecuencia, es fundamental poder destruir los microorganismos o inhibir su crecimiento para minimizar sus efectos destructivos. [CITATION Pre02 \l 10250 ]

OBJETIVOS  

Evaluar la eficiencia de algunos desinfectantes y antibióticos. Evaluar el proceso de desinfección solar y la variación en la población microbiana.

MARCO TEORICO La esterilización es el proceso por el que todas las células vivas, esporas viables, virus y viroides son destruidos o eliminados de un objeto o hábitat. Cuando se realiza la esterilización con un agente químico, el agente se denomina esterilizante. Por el contrario, la desinfección consiste en la destrucción, inhibición o eliminación de, al menos, los microorganismos que pueden causar enfermedad. El principal objetivo es destruir patógenos potenciales, aunque la desinfección también reduce significativamente la población microbiana total. El saneamiento tiene una relación próxima con la desinfección. Con este sistema, la población microbiana se reduce a niveles que se consideran seguros según las normas

de

salud

pública.

Normalmente,

es

necesario

controlar

los

microorganismos sobre tejidos vivos con agentes químicos. La antisepsia es la prevención de una infección o sepsis, y se realiza con antisépticos. Son agentes químicos que se aplican sobre los tejidos para prevenir una infección, destruyendo o inhibiendo el crecimiento de agentes patógenos; también reducen la carga microbiana en general. Cuando el agente destruye organismos, se dice que tiene efecto un germicida destruye agentes patógenos y muchos no patógenos, pero no necesariamente endosporas. [ CITATION Bro98 \l 10250 ] Cinética de Muerte Microbiana Una población microbiana no se destruye instantáneamente cuando se expone a un agente letal. La muerte de una población, al igual que su crecimiento, es generalmente exponencial o logarítmica, es decir, la población se reduce en niveles iguales a intervalos constantes (Tabla 1). Si se representa el logaritmo del número de microorganismos que permanece viable frente al tiempo de exposición del agente, se obtiene una línea recta. Cuando la población se ha reducido

notablemente la velocidad de destrucción puede disminuir debido a la supervivencia de algunas variantes más resistentes de los microorganismos expuestos. Para estudiar la eficacia de un agente letal, hay que saber cuándo están muertos los microorganismos, tarea no tan fácil como en el caso de organismos de mayor tamaño (no se puede tomar el pulso a una bacteria). Una bacteria se considera muerta si no crece ni se multiplica cuando se inocula en un medio de cultivo adecuado para su crecimiento. Análogamente, consideraremos que un virus está inactivo cuando no es capaz de multiplicarse en un huésped apropiado.[ CITATION Pre02 \l 10250 ] Tabla 1. Experimento Teórico de Destrucción Térmica Microbiana

Condiciones que Influyen sobre la Eficacia de la Actividad de un agente Antimicrobiano La destrucción de los microorganismos y la inhibición de su crecimiento no son asuntos sencillos porque la eficacia de un agente antimicrobiano (agente que destruye microorganismos o inhibe su crecimiento) depende de al menos seis factores.[ CITATION Pre02 \l 10250 ] 1. Tamaño de la población. En cada intervalo de tiempo se destruye una fracción igual de población microbiana, por tanto, una población mayor necesitará más tiempo para morir que una más pequeña. 2. Composición de la población. La eficacia de un

agente

varía

considerablemente con la naturaleza de los organismos que se van a tratar porque éstos difieren sustancialmente en cuanto a susceptibilidad.

3. Concentración o intensidad de un agente antimicrobiano. A menudo, pero no siempre, cuanto más concentrado esté un agente químico o más intenso sea uno físico, más rápidamente se destruyen los microorganismos. 4. Duración de la exposición. Cuanto más tiempo se exponga una población a un agente microbicida, más organismos se destruirán. 5. Temperatura. La actividad de los agentes químicos aumenta con la temperatura. Con frecuencia, concentraciones bajas de un desinfectante pueden ser eficaces a temperaturas más altas. 6. Ambiente local. La población microbiana que debe ser controlada no está aislada, sino en el contexto de una serie de factores ambientales que pueden ofrecerle protección o facilitar su destrucción. Control Microbiano por Métodos Físicos El calor y otros agentes físicos se suelen utilizar para esterilizar objetos, como lo demuestra el uso que todavía tiene la autoclave en todos los laboratorios de microbiología. Los cuatro agentes empleados con más frecuencia como agentes físicos son: calor, bajas temperaturas, filtración y radiación.[ CITATION Pre02 \l 10250 ] Los métodos físicos se usan a menudo para lograr la descontaminación microbiana, la desinfección y esterilización. El calor, la radiación y la filtración son métodos estándar que emplean para destruir o eliminar microorganismos no deseables. [ CITATION TMa78 \l 10250 ] Calor Imagen 1. Efecto de la temperatura en la viabilidad de una bacteria mesofílica.

El fuego y el agua en ebullición se han utilizado para esterilizar y desinfectar desde la época de los griegos, siendo el calor aún uno de los métodos más comunes para destruir microorganismos. Se puede aplicar húmedo o seco. [ CITATION Pre02 \l 10250 ]

Para

todos

los

microorganismos existen una temperatura

máxima

de

crecimiento por encima de la cual mueren. A temperaturas muy altas, casi todas las moléculas

pierden

su

estructura y función, por el proceso

denominado

desnaturalización. [ CITATION TMa78 \l 10250 ] La esterilización con vapor se realiza en un Autoclave aparato similar a una olla a presión. El desarrollo de la autoclave por Chamberland, en 1884, estimuló enormemente el progreso de la microbiología. Se hierve agua para producir vapor, que pasa a través de una cubierta al interior de la cámara de la autoclave. Se expulsa el aire que inicialmente se encuentra en la cámara hasta que ésta queda llena de vapor saturado y se cierran las salidas. El vapor saturado y caliente continúa entrando en la cámara hasta que se alcanza la temperatura y presión deseadas, normalmente, 121 °C y 6.8 kg de presión. A esta temperatura, el vapor saturado puede destruir en 10-12 minutos todas las células vegetativas y endosporas presentes en un volumen pequeño de muestra. El tratamiento se continúa durante 15 minutos para conseguir un margen de seguridad. Evidentemente, grandes contenedores o recipientes de muestras líquidas requerirán tratamientos más prolongados.[ CITATION Pre02 \l 10250 ] Muchos objetos se esterilizan mejor en ausencia de agua mediante esterilización por calor seco. Los objetos que se van a esterilizar se colocan en una estufa a una temperatura de 160 a 170 °C durante 2 a 3 horas. La destrucción microbiana se produce aparentemente como consecuencia de la oxidación de los constituyentes celulares y la desnaturalización de las proteínas. Aunque el calor del aire seco es menos eficaz que el húmedo. El calor seco no corroe utensilios de

cristal ni metálicos, como lo hace el calor húmedo y puede emplearse para esterilizar polvo, aceite y otros materiales diversos. La mayoría de los laboratorios esterilizan el material de vidrio con calor seco. A pesar de estas ventajas, la esterilización

por

calor

seco

es

lenta

e

inapropiada

para

materiales

termosensibles, corrió muchos objetos de plástico y goma.[ CITATION Pre02 \l 10250 ].

Bajas temperaturas Aunque hasta ahora se están discutiendo los sistemas para la destrucción de microorganismos, a menudo, la técnica de control más conveniente es inhibir su multiplicación mediante el empleo de la refrigeración o congelación. Este enfoque es particularmente importante en microbiología de los alimentos. Una de las causas por la que, en general, los micoorganismos no se multiplican a las temperaturas de congelación es la ausencia de agua líquida libre. [ CITATION Bro98 \l 10250 ] Filtración La filtración es un método excelente para reducir, incluso esterilizar, la población microbiana en soluciones termosensibles. Más que destruir directamente los microorganismos contaminantes, el filtro simplemente los retira. Existen dos tipos de filtros. Los filtros de profundidad consisten en materiales fibrosos o granulosos que forman una capa gruesa rellena de canales retorcidos de un diámetro pequeño. La solución que contiene los microorganismos se aspira a través de esta capa, quedando las células microbianas retenidas, adsorbidas, en el filtro. Los filtros de profundidad se pueden fabricar con tierra de diatomeas (filtros de Berkefield), porcelana no vidriada (filtros de Chamberlain), asbestos o materiales similares.[ CITATION TMa78 \l 10250 ] Radiación

Los tipos de radiación y las formas en que daña o destruye a los microorganismos se han discutido ya previamente. Las aplicaciones de las radiaciones ultravioleta e ionizante para esterilizar objetos se describen brevemente a continuación. Radiación y sus efectos sobre los microorganismos (pp. 137-139). La radiación ultravioleta (UV) de aproximadamente 260 nm es bastante letal, pero no atraviesa eficazmente el cristal, las películas de suciedad, el agua ni otras sustancias. Debido a este inconveniente, la radiación UV se emplea como agente esterilizante en muy pocas situaciones. Las lámparas UV se colocan a veces en los techos de las habitaciones o en cabinas de seguridad biológica para esterilizar el aire y cualquier superficie expuesta. Como la radiación UV quema la piel y lesiona los ojos, las personas que trabajan en estas zonas deben asegurarse de que estas lámparas estén apagadas cuando trabajen allí. Hay disponibles unidades de luz UV comerciales para el tratamiento del agua. Los agentes patógenos y otros microorganismos mueren al pasar una capa delgada del agua contaminada bajo las lámparas. La radiación ionizante es un agente esterilizante excelente y penetra en los objetos. Destruirá endosporas bacterianas y células vegetativas, tanto procariotas como eucariotas; sin embargo, la radiación ionizante no es siempre tan efectiva frente a virus. La radiación gamma procedente de una fuente de cobalto 60 se utiliza para esterilizar en frío: antibióticos, hormonas, suturas y suministros desechables de plástico, como jeringas. La radiación gamma se ha empleado también para esterilizar y «pasteurizar» carne y otros alimentos.[ CITATION Bro98 \l 10250 ] Control Microbiano por Agentes Químicos Aunque los objetos se desinfectan a veces con agentes físicos, las sustancias químicas se utilizan con más frecuencia para la desinfección y la antisepsia. Muchos factores influyen en la eficacia de los desinfectantes y antisépticos químicos, como ya se ha expuesto anteriormente. Hay que tener en cuenta factores como la clase de microorganismos potencialmente presentes, la concentración y naturaleza del desinfectante que se emplee y la duración del

tratamiento. Las superficies sucias deben limpiarse antes de aplicar un desinfectante o antiséptico. Un uso apropiado de los agentes químicos es esencial para la seguridad en los laboratorios y hospitales. [ CITATION Bro98 \l 10250 ] Alcoholes Los alcoholes se encuentran entre los desinfectantes y antisépticos más utilizados. Son bactericidas y fungicidas, pero no esporicidas; destruyen también algunos virus con envoltura lipídica. Los dos alcoholes germicidas más comunes son el etanol y el isopropanol, empleados normalmente en una concentración del 70 a 80 %. Actúan desnaturalizando las proteínas y, quizás, disolviendo los lípidos de membrana. Se requiere una inmersión en estos alcoholes durante 10 a 15 minutos para desinfectar termómetros y otros instrumentos. Halógenos Los halógenos pertenecen al grupo VIIA de la tabla periódica (flúor, cloro, bromo, yodo y astatino). Existen en forma de moléculas diatómicas en estado libre, y forman sales con sodio y la mayoría del resto de los metales. Yodo y cloro son agentes antimicrobianos importantes. El yodo se utiliza como antiséptico cutáneo, y destruye los microorganismos al oxidar los constituyentes celulares y formar compuestos de yodo con las proteínas celulares. En concentraciones elevadas, puede incluso destruir algunas esporas. A menudo se aplica yodo como tintura de yodo al 2 % o más en una solución de agua y etanol de yoduro potásico. Aunque es un antiséptico eficaz, puede lesionar la piel, deja manchas y se pueden desarrollar alergias al yodo. Más recientemente, se ha combinado el yodo con un adyuvante orgánico para formar un yodóforo. Puede aplicarse como cloro gas, hipoclorito sódico o hipoclorito calcico, todos ellos producen ácido hipocloroso (HC1O) y, luego, oxígeno atómico. El resultado es la oxidación de materiales celulares y la destrucción de bacterias vegetativas y hongos, aunque no de esporas. Aldehídos

Los dos aldehídos más utilizados, el formaldehído y el glutaraldehído, son moléculas muy reactivas que se combinan con ácidos nucleicos y proteínas, inactivándolos, probablemente al formar puentes cruzados y mediante alquilación. Son

esporicidas y pueden

emplearse

como

esterilizantes

químicos. El

formaldehído se disuelve normalmente en agua o alcohol, antes de su uso. Una solución tamponada al 2 % de glutaraldehído es un desinfectante eficaz. Es menos irritante que el formaldehído y se utiliza para desinfectar material en hospitales y laboratorios. El glutaraldehído desinfecta normalmente objetos en 10 minutos, pero requiere hasta 12 horas para destruir todas las esporas.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Agente Físico -

Acción de la temperatura 1. Inoculamos en tubos con caldo de cultivo la muestra bacteriana indicada. 2. Sometimos la a los tubos en diferentes temperaturas de incubación.

Presencia de oxigeno 1. Inoculamos en tubos con caldo de cultivo la muestra bacteriana indicada. 2. Sellamos uno de los tubos con parafina liquida evitando así el ingreso de oxigeno (anaeróbico) mientras que el otro tubo queda libre (aeróbico). Ambos llevamos a incubar a 37°C por 24hrs. 3. Evaluar e interpretar los resultados por la presencia de turbidez en los tubos.

Agente Químico -

Acción del pH 1. Añadimos a un tubito con caldo nutritivo con 2 gotas de Ácido Sulfúrico y a otro 2 gotas de Hidróxido de Sodio, alterando de esta manera el pH normal del medio de cultivo; para comparar se tendrá un tercer tubo con un pH neutro. 2. Inoculamos en tubos antes mencionados la muestra bacteriana indicada y llevar a incubar a 37°C por 24hrs. 3. Evaluar e interpretar los resultados por la presencia de turbidez en los tubos.

-

Acción de desinfectantes 1. Se humedeció un hisopo con la solución bacteriana indicada e inoculamos en la placa de agar recuento, dispersándolo sobre toda la superficie con la ayuda del hisopo y dejar secar por 5 minutos. 2. Se colocó los discos desinfectantes en forma cruzada con la ayuda de una pinza y se llevó a incubar a 37°C por 24hrs. 3. Evaluar e interpretar los resultados por la presencia de zonas claras o halos que aparecen alrededor de cada disco, midiendo el diámetro de cada uno y explicando cual tuvo mayor efecto.

RESULTADOS:

CUESTIONARIO:

1. ¿Cuáles son los efectos químicos y físicos que ocurren sobre el crecimiento microbiano?



Dentro de los efectos físicos se encuentran los cambios de temperatura y de oxígeno (aerobios y anaerobios)



Mientras que en los químicos se encuentran los cambios de pH, acción de desinfectantes, antibióticos y radiaciones, estas últimas divididas en ionizantes y no ionizantes.

2. Explique ¿de qué manera afectan el oxígeno y la temperatura en el crecimiento microbiano? 

Temperatura: Cada microorganismo tiene una temperatura de crecimiento adecuada. Si consideramos la variación de la velocidad de crecimiento en función de la temperatura de cultivo, se puede observar una temperatura mínima por debajo de la cual no hay crecimiento; a temperaturas mayores se produce un incremento lineal de la velocidad de crecimiento con la temperatura de cultivo hasta que se alcanza la temperatura óptima a la que la velocidad es máxima. Por encima de esta temperatura óptima, la velocidad de crecimiento decae bruscamente y se produce la muerte celular. El aumento de la velocidad de crecimiento con la temperatura se debe al incremento generalizado de la velocidad de las reacciones enzimáticas con la temperatura. En términos generales, la velocidad de las reacciones bioquímicas suele aumentar entre 1.5 y 2.5 veces al aumentar 10ºC la temperatura a la que tienen lugar. La falta de crecimiento a temperaturas bajas se debe a la reducción de estas mismas y al cambio de estado de los lípidos de la membrana celular que pasan

de ser fluidos a cristalinos impidiendo el funcionamiento de la membrana celular. La muerte celular a altas temperaturas se debe a la desnaturalización de proteínas y a las alteraciones producidas en las membranas lipídicas a esas temperaturas. Es importante tener en cuenta que a temperaturas bajas, el metabolismo celular es lento y las células paran de crecer; aunque suelen morir. Sin embargo, cuando la temperatura es superior a la óptima, se produce la muerte celular rápidamente y las bacterias no pueden recuperar su capacidad de división si baja posteriormente la temperatura. 

O2: Hay microorganismos que requieren ambientes oxidantes para crecer, mientras que otros necesitan ambientes reductores. El metabolismo

de

ambos

tipos

de

microorganismos

presenta

diferencias notables. El requerimiento de condiciones oxidantes o reductoras no debe confundirse con la necesidad de presencia o ausenciade oxígeno para que se produzca el crecimiento. En general, cuando un microorganismo requiere un ambiente oxidante se dice que desarrolla un metabolismo oxidativo (o aerobio) mientras que los microorganismos que requieren ambientes reductores (o menos oxidantes) realizan un metabolismo fermentativo (anaerobio). Hay microorganismos que, aunque viven en presencia de oxígeno, no son capaces de utilizarlo como aceptor final de electrones y deben desarrollar un metabolismo fermentativo (los estreptococos, por ejemplo).Por otra parte, hay microorganismos que pueden desarrollar ambos tipos de metabolismo. Esto es: en presencia de oxígeno desarrollan un metabolismo oxidativo yen su ausencia, fermentativo. [ CITATION Bro04 \l 10250 ]

3. Frente a la acción de antibióticos ¿a qué nivel actúan estos para evitar el crecimiento de una bacteria?



Un Antibiótico es una sustancia química producida por un microorganismo, que desarrolla una actividad antimicrobiana. Su origen puede ser: -Natural o biológico: Se obtiene de cultivos de microorganismos que pueden ser hongos o bacterias. -Semisintético. A partir de un núcleo básico de un agente obtenido de forma natural, se modifican algunas de sus características químicas, para mejorar sus propiedades, por ejemplo, aumentar su actividad, ampliar su espectro de acción, facilitar su administración o disminuir los efectos indeseables. Estos antibióticos como bactericidas producen la muerte de los microorganismos responsables del proceso infeccioso. Actualmente, existen tres categorías de antimicrobianos: -Los que producen una acción bactericida poco relacionada con la concentración, como es el caso de los β-lactámicos y los aminoglucósidos, con los que se obtiene la máxima acción bactericida. -Los que se

comportan

como

bacteriostáticos:

macrólidos,

tetraciclinas y cloranfenicol, entre otros. Los mecanismos por los que los antibióticos alteran la biología de los microorganismos son: Inhibición de la síntesis de la pared celular, desorganización de la membrana citoplasmática, inhibición de la síntesis de proteínas, bloqueo de la síntesis de ácido fólico. [ CITATION Jua90 \l 10250 ]

4. La alteración de pH ¿Qué efecto ocasiona en la bacteria?



El pH intracelular es ligeramente superior al del medio que rodea las células ya que, en muchos casos, la obtención de energía metabólica depende de la existencia de una diferencia en la concentración de protones a ambos lados de la membrana citoplasmática. El pH interno en la mayoría de los microorganismos está en el rango de 6,0 a 8,0. La bajada del pH se puede deber a varios factores, uno de los cuales es la liberación de ácidos orgánicos de cadena corta (fórmico, acético, láctico) por ciertas bacterias. En este sentido, hay que tener en cuenta que la acción bactericida de estos ácidos orgánicos de cadena corta es más potente que la debida únicamente a la bajada del pH que producen. Esto es, los ácidos orgánicos de cadena corta son tóxicos para algunas bacterias por sí mismos. El pH intracelular de las bacterias neutrófilas, por ejemplo, debe permanecer próximo a la neutralidad para evitar la destrucción de las macromoléculas celulares que son sensibles al acido o al alcalino. En los acidofilicos o alcalófilos extremos el pH intracelular puede variar algunas unidades respecto a la neutralidad, pero en la mayoría de los microorganismos cuyo pH óptimo para el crecimiento está entre 6 y 8 (neutrofilios), el citoplasma o permanece neutro o muy próximo a la neutralidad. [ CITATION Bro04 \l 10250 ]

El pH en un medio afecta directamente a un microorganismo y a enzimas e influye en la solubilidad de muchas moléculas que de alguna manera indirecta ejercen alguna influencia sobre el microorganismo: Solubilidad CO2, velocidad de fotosíntesis, disponibilidad de nutrientes (NH4, PO4), movilidad de metales pesados, velocidad de replicación. Funciones que si son alteradas pueden causar muerte o inhibición del crecimiento de los microorganismos. [ CITATION Pre99 \l 10250 ]

5. Explique ¿qué factores inmediatos influyen en el desarrollo de la curva de muerte de un microorganismo en una muestra de agua residual y en la superficie de la tierra?

-En una muestra de agua residual: cambio de pH a ácido (para bacterias alcalófilas y neutrófilas) y a básico (para acidófilas y neutrófilas); presencia de detergentes, jabones, alcoholes y demás productos desinfectantes que se encuentren contaminando el agua. Ausencia de O2: Letal para bacterias aeróbicas estrictas. -En la superficie de la tierra: también los cambios de pH dependiendo de si es un suelo fértil con pH estable o son suelos contaminados; presencia de O2 que no permite el crecimiento a bacterias anaeróbicas estrictas; Temperaturas: que dependiendo de la ubicación varía mucho y puede dar muerte a algunas bacterias mientras que otras se desarrollan normalmente: (termófilas, sicrófilas, extremófilas, etc.) y las radiaciones no ionizantes (rayos UV) que dependiendo del nivel de radiación alteran la curva de muerte.

CONCLUSIONES



Determinamos que la bacteria estafilococos aureus , bacteria de pH básico, sensible a lejía , jabón cristal violeta y poco sensible a alcohol



Determinamos que la desinfección por UV es un proceso libre de sustancias químicas, es decir no necesita reactivos para usarlo, es una forma de esterilizar, pero con rango menor a la esterilización con autoclave, porque la luz solo llega a la superficie y no en toda la colonia.

BIBLIOGRAFÍA Brooks, G., Carroll, K., Butel, J., More, S., & Mietner, T. (1998). Microbiología Medica (6ta Edición ed.). San Francisco: The McGraw Hill. Madigan, M., Martinko, J., & Parker, J. (1978). Brock Biología de los Microorganismos (10a Edición ed.). Mexico: PEARSON. Prescott, L. M., Harley, J. P., & Klein, D. A. (2002). Microbiologia (Vol. 5ta Edición). Londres: The McGraw Hill.