1

INTRODUCCIN

El uso de cidos orgnicos como preservantes en alimentacin animal y

humana es muy antiguo. De hecho, el tradicional ensilado de forrajes se basa en

las propiedades antimicrobianas del cido lctico, generado por la fermentacin

que llevan a cabo bacterias lcticas. Tambin en la Industria Alimentaria son

bien conocidos los procesos que emplean este cido como conservador, tales

como el yogur, el chucrut o el salami. Sin embargo, el empleo de acidificantes

en alimentacin animal ha adquirido un considerable inters los ltimos aos,

debido a la necesidad de encontrar alternativas al empleo de varios antibiticos,

cuyo uso como preventivo se ha prohibido en la legislacin europea. (70)

Los acidificantes pueden tener una influencia positiva en la produccin

ganadera, ya que pueden limitar la proliferacin de bacterias y otros

microorganismos patgenos o nocivos. Al mismo tiempo, es muy difcil prever

las complejas interacciones que pueden darse entre cidos orgnicos y otros

componentes del alimento, as como la influencia de stos en el metabolismo

del animal y la microflora saprfita. (15)

2

Como ingenieros acuicultores, tenemos el desafo de buscar nuevas

alternativas de manejo para optimizar la produccin. Anteriormente las

enfermedades las controlbamos con antibiticos que en un futuro fueron

contraproducentes porque ocasionaron efectos colaterales tales como:

resistencia, acumulacin en el fondo de las piscinas y mutacin de los

patgenos. Los cidos orgnicos son una alternativa no slo porque ayudan a

controlar las enfermedades y obtener una mejor supervivencia, sino porque

como vamos a ver ms adelante mejoran la conversin alimenticia, el peso de

cosecha, y como consecuencia un mayor rendimiento en las piscinas.

3

CAPITULO I

CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS ACIDOS ORGNICOS

1.1. cidos orgnicos: disociacin y propiedades.

Concepto.- Los cidos orgnicos son compuestos oxigenados

derivados de los hidrocarburos que se forman al sustituir en un carbono

primario dos hidrgenos por un oxigeno que se une al carbono mediante un

doble enlace, y el tercer hidrogeno por un grupo (OH) que se une mediante

un enlace simple, el grupo formado por esta sustitucin, que como hemos

4

dicho se sita siempre en un extremo de la cadena y reciben el nombre de

carboxilo y su frmula es :

Figura 1.- Frmula de un cido orgnico (C. Mortimer)

Clasificacin.- Segn el nmero de grupos carboxilo, los cidos orgnicos

se clasifican en: monocarboxilicos, dicarboxilicos y tricarboxilicos.

Figura 2.- Clasificacin segn el # de grupos carboxilos

(C. Mortimer)

5

Tambin los cidos orgnicos se clasifican en: alifticos, si R es una cadena

lineal de carbonos y aromticos si R es un anillo de carbonos

Figura 3.- Acido orgnico aliftico (C. Mortimer)

Figura 4.- Acido orgnico aromtico (C. Mortimer)

Nomenclatura.- El nombre qumico de los cidos se basa en el del alcano o

hidrocarburo aromtico correspondiente, anteponindose la palabra cido y

empleando la terminacin oico.

6

Se admiten numerosos nombres comunes para estas sustancias, por ejemplo, el

cido metanoico, presente en muchos insectos, se suele llamar frmico (lat.

formica = hormiga) y el cido etanoico se denomina actico (lat. acetum =

vinagre).

Tabla I.- Nomenclatura de algunos cidos orgnicos (C. Mortimer)

Disociacin de los cidos.- La mayora de los cidos orgnicos, como el

actico, son cidos dbiles debido a que no se encuentran totalmente

disociados en solucin acuosa. Esto significa que aporta iones al medio,

pero tambin es capaz de aceptarlos. Si representramos el cido con la

frmula general HA, en una disolucin acuosa una cantidad significativa de HA

permanece sin disociar, mientras que el resto del cido se disociar

7

en iones positivos y negativos , formando un equilibrio cido-base en la

siguiente forma (H. Dupont).

Las concentraciones en equilibrio de reactivos y productos se relacionan

mediante la constante de acidez ( ), cuya expresin es:

Cuanto mayor es el valor de , ms se favorece la formacin de iones , y

ms bajo es el pH de la disolucin. La de los cidos dbiles vara entre

1,8010-16 y 55,50. Los cidos con una constante menor de

1,8010-16 son cidos ms dbiles que el agua. Los cidos con una

constante de ms de 55,50 se consideran cidos fuertes y se

disocian casi en su totalidad cuando son disueltos en agua.

8

Tabla II.- Constantes de acidez de algunos cidos carboxlicos

(H. Dupont)

Propiedades Fsicas.-

Solubilidad.- El grupo carboxilo COOH confiere carcter polar a los cidos y

permite la formacin de puentes de hidrgeno entre la molcula de cido

carboxlico y la molcula de agua. La presencia de dos tomos de oxgeno en el

grupo carboxilo hace posible que dos molculas de cido se unan entre s por

puente de hidrgeno doble, formando un dmero cclico. Esto hace que los

primeros cuatro cidos monocarboxlicos alifticos sean lquidos completamente

solubles en agua. La solubilidad disminuye a medida que aumenta el nmero de

cidos alifticos Ka cidos aromticos Ka

Mtanoico 17,7 x 10-

5 Fenil-metanico

6,3 x 10-

5

Etanico 1,75 x 10-

5 Paranitrobenzico 36 x 10-5

Propanico 1,3 x 10-5 Metanitrobenzoico 32 x 10-5

2-

metilbutanoico

1,68 x 10-

5 Ortonitrobenzico

670 x 10-

5

9

tomos de carbono. A partir del cido dodecanico o cido lurico los cidos

carboxlicos son slidos blandos insolubles en agua.

Figura 5.- Solubilidad de cidos alifticos (C. Harris)

En los cidos aromticos monocarboxlicos, la relacin carbono-carbono es de

6:1 lo que provoca que la solubilidad se vea disminuida con respecto a los

cidos monocarboxlicos alifticos.

Figura 6.-Solubilidad de cidos aromticos (C. Harris)

Punto de ebullicin: Los cidos carboxlicos presentan puntos de ebullicin

elevados debido a la presencia de doble puente de hidrgeno.

10

Figura 7.- Punto de ebullicin de los cidos (C. Harris)

Punto de fusin: El punto de fusin vara segn el nmero de carbonos,

siendo ms elevado el de los cidos frmico y actico, al compararlos con los

cidos propinico, butrico y valrico de 3, 4 y 5 carbonos, respectivamente.

Despus de 6 carbonos el punto de fusin se eleva de manera irregular.

Esto se debe a que el aumento del nmero de tomos de carbono interfiere en

la asociacin entre las molculas. Los cidos monocarboxlicos aromticos son

slidos cristalinos con puntos de fusin altos respecto a los cidos alifticos.

Los cidos frmico y actico (1, 2 carbonos) son lquidos de olores irritantes.

Los cidos butricos, valeriano y caprico (4, 5 y 6 carbonos) presentan olores

desagradables. Los cidos con mayor cantidad de carbonos presentan poco

olor.

11

Tabla III.- Valores de Puntos de fusin y ebullicin de algunos cidos

(C. Harris)

Nombre

Pto. de

fusin

C

Pto. de

ebullicin

C

Solubilidad gr

en 100 gr de

agua.

Ac. metanico 8 100,5 Muy soluble

Ac. etanico 16,6 118 Muy soluble

Ac. propanico -22 141 Muy soluble

Ac. butanico -6 164 Muy soluble

Ac. etanodiico 189 239 0,7

Ac. propanodiico 135,6 Soluble

Ac.

fenilmetanico 122

Soluble

Ac. ftlico 231 250 O,34

12

Propiedades Qumicas.-

El comportamiento qumico de los cidos carboxlicos est determinado por el

grupo carboxilo -COOH. Esta funcin consta de un grupo carbonilo (C=O) y de

un hidroxilo

(-OH). Donde el -OH es el que sufre casi todas las reacciones: prdida de

protn (H+) o reemplazo del grupo OH por otro grupo.

Sntesis de los cidos carboxlicos.- Los cidos carboxlicos pueden obtenerse a

partir de reacciones qumicas como la oxidacin de alcoholes primarios, de los

compuestos alquil-bencnicos y por la hidrlisis de nitrilos entre otras.

En la oxidacin de alcoholes primarios para obtener cidos carboxlicos

mediante esta reaccin, el alcohol primario se trata con un agente oxidante

fuerte donde el alcohol acta como un agente reductor oxidndose hasta cido

carboxlico.

13

Figura 8.- Oxidacin de alcoholes primarios para obtener cidos (C. Harris)

La oxidacin de los derivados alquil-bencnicos con mezclas oxidantes fuertes

lleva a la formacin de cidos carboxlicos.

Figura 9.- Oxidacin de alquil-bencnicos para obtener

cidos (C. Harris)

Los nitrilos se hidrolizan al ser sometidos a ebullicin con cidos minerales o

lcalis en solucin acuosa, generando cidos carboxlicos mediante sustitucin

nucleoflica.

Figura 10.- Hidrlisis de nitrilos para obtener cidos (C. Harris)

14

1.2. Modo de accin de los cidos orgnicos: efecto antimicrobiano

Es importante sealar que los cidos ejercen sobre los microorganismos dos

tipos de efectos distintos, aunque estrechamente relacionados. En primer lugar,

existe un efecto antimicrobiano debido a la acidez en s, esto es, por un declive

del pH extracelular. El segundo tipo, ms importante en la prctica, es el efecto

antimicrobiano especfico debido a la forma no disociada, que atraviesa la

membrana celular, y causa una disminucin del pH intracelular.

Todos los microorganismos tienen un pH ptimo de crecimiento y un intervalo de

pH fuera del cual les resulta imposible proliferar. Esto se refiere al pH del medio

o extracelular, ya que el pH intracelular tiene que estar necesariamente cerca de

la neutralidad, incluso el de los organismos que crecen mejor a pH cidos

(acidfilos).

El mantenimiento de estas condiciones adecuadas de pH se consigue

mediante diversos mecanismos de homeostasis (8)

Las bacterias entticas, como Escherichia y Salmonella slo crecen a pH

prximos a la neutralidad (neutrfilos). Dada la naturaleza logartmica de la

escala de pH, una disminucin de 1 o 2 unidades (equivalente a un aumento de

15

10 o 100 veces en la concentracin de protones) tiene un efecto drstico sobre

la proliferacin de microorganismos.

La mayora de las bacterias crecen mal a pH inferiores a 5, pero este nivel de

acidez no garantiza, naturalmente, la esterilidad microbiolgica: muchas

bacterias pueden sobrevivir en estas condiciones durante periodos prolongados

de tiempo (70).

Un pH extracelular muy alejado de 7 perturba el gradiente de protones, que es el

principal componente de la fuerza proto-motriz, necesaria para los procesos de

transporte a travs de la membrana, motilidad y sntesis de ATP acoplada al

proceso respiratorio. Adems, el metabolismo anaerbico de bacterias se

encuentra regulado por el pH del medio (8). El efecto de la acidificacin del

medio depende de la concentracin y fuerza del cido.

Por tanto, este tipo de efecto antimicrobiano ocurrir igual con cidos orgnicos

que inorgnicos, con la salvedad de que har falta utilizar una cantidad mayor

de un cido orgnico (dbil) que de un cido inorgnico (fuerte) para alcanzar el

mismo pH.

Otra consecuencia negativa de este proceso se debe al aumento de turgor

celular. Al producirse la disociacin del cido en el interior de la clula, la

concentracin interna de

16

aniones va aumentar. Esto a su vez, desencadena un mecanismo de

compensacin de la carga elctrica que obliga a la bacteria a aumentar los

niveles de Na+, K+ y/o glutamato, lo que lleva a un incremento mayor de la

fuerza inica intracelular y del turgor. Este proceso provoca un gran aumento de

la presin mecnica sobre la pared del microorganismo, lo que hace que

eventualmente estalle (28).

Naturalmente, el efecto inhibitorio a causa de la forma no disociada no tiene

lugar si la acidificacin se produce utilizando cidos inorgnicos fuertes, por la

sencilla razn de que todo el cido se encuentra disociado en disolucin. La

mayor o menor actividad inhibitoria de la forma no disociada depende, en primer

lugar, de la capacidad de sta para atravesar las membranas plasmtica y

exterior de la bacteria, por lo que, en general resultarn ms eficaces molculas

de pequeo tamao y carcter hidrofbico. Con todo, este tipo de toxicidad se

debe seguramente a otros efectos del anin en el interior de la clula y, por

tanto, su toxicidad hay que determinarla empricamente para cada cido

orgnico y cada tipo de microorganismo.

Aunque la acidificacin del medio extracelular y el efecto antimicrobiano

especfico sean muy diferentes, se encuentran ntimamente relacionados,

17

debido a que la concentracin de la forma no disociada de un cido dbil

depende, a su vez, del pH del medio; de acuerdo con la ecuacin:

[AH] = [AH] + [A-] / (1+10pH-pKa)

indica que la concentracin de la forma no disociada del cido dbil ser mayor

a un pH inferior al pKa correspondiente. Esta relacin entre pH y concentracin

de la forma no disociada permite disear acidificantes compuestos por dos

especies qumicas, por ejemplo, un cido inorgnico, con el objetivo de bajar el

pH y un cido orgnico dbil con buen efecto antimicrobiano. Asimismo, es

perfectamente posible emplear las sales correspondientes a los cidos

orgnicos, que al ser compuestos slidos resultan ms fciles de manejar.

1.3. cidos orgnicos en el pienso. Interacciones entre el pienso y el

cido orgnico.

Para poder evaluar las consecuencias de aadir acidificantes al alimento, hay

que tener en consideracin que los cidos orgnicos van a tener un efecto no

slo en el pienso en s, sino tambin en el estmago e intestino del animal.

18

Adems, estos efectos no se van a limitar a la inhibicin de microorganismos

potencialmente txicos, sino tambin a la flora microbiana del intestino y a la

fisiologa del animal. Resulta muy difcil hacer generalizaciones, porque los

efectos pueden ser totalmente distintos al variar el tipo de cido, el pienso sobre

el que se aplica y la especie y la edad del animal.

En primer lugar, debe considerarse el efecto del acidificante sobre el pienso en

s. El declive del pH ser mayor o menor dependiendo de la capacidad de

tamponacin del propio pienso. La mayora de los piensos que se utilizan en la

prctica son muy complejos qumicamente y suelen contener sustancias con

capacidad de actuar como tampn. En alimentos de origen animal, las

molculas ms importantes en este sentido son: protenas, fosfatos y el cido

lctico, mientras que en alimentos de origen vegetal, stas son los cidos

policarboxlicos y, en menor medida, protenas y fosfatos (24).

En definitiva, el efecto de un acidificante sobre el pH del alimento tiene que

medirse experimentalmente, siendo necesario ajustar la cantidad de cido en

funcin de la capacidad de tamponacin. En general, las leguminosas tienen

mayor capacidad amortiguadora del pH que los cereales.

19

Los efectos de un acidificante sobre el alimento del ganado no se limitan a la

accin inhibidora de microorganismos, sino que pueden producir otras

modificaciones.

Por ejemplo, a pH incluso moderadamente cidos se puede producir la

desnaturalizacin de protenas, lo que en general se traduce en un aumento de

la digestibilidad de las mismas (6).

Mayor importancia pueden tener los cambios en la palatabilidad y aceptabilidad

del alimento, factor que puede fcilmente limitar la mxima concentracin

posible de cidos orgnicos.

Una vez ingeridos, los acidificantes tambin pueden tener efectos en el

estmago del animal. Esto es importante en el caso de los lechones recin

destetados, en virtud de que los mecanismos de secrecin de HCl para acidificar

el estmago an no estn completamente desarrollados, y frecuentemente se

produce una ralentizacin del crecimiento.

Se ha comprobado experimentalmente que la adicin de acidificantes

contribuye a disminuir el pH estomacal y disminuye la incidencia de infecciones

por enterobacterias (27, 7).

20

La disminucin del pH estomacal tambin puede afectar a la digestin de

protenas, ya que la principal enzima proteoltica del estmago, la pepsina, tiene

un pH ptimo acdico.

Sin embargo, en la mayora de los casos este efecto tiene una importancia

secundaria, puesto que el grueso de la digestin proteica se produce en el

intestino (76).

En rumiantes, la adicin de cidos orgnicos afecta a las bacterias del rumen,

por lo que los efectos son sumamente complejos y hasta la fecha, estn mal

conocidos (57).

Por ltimo, la ingestin de cidos orgnicos va a producir efectos en el intestino

del animal, aunque no es fcil que se produzca una disminucin del pH en este

rgano. Puede pensarse en un cierto efecto de proteccin frente a

enterobacterias patgenas, mientras que la flora beneficiosa, rica en bacterias

lcticas, se ver poco afectada, de hecho, los monogstricos includo el humano

mantienen poblaciones bacterianas muy bajas en el intestino delgado, gracias a

mecanismos naturales de defensa, en particular, a la secrecin de protenas

antibacterianas (defensinas) por el epitelio intestinal. El posible sinergismo entre

cidos orgnicos y protenas antibacterianas constituye una interesante rea de

21

investigacin para el futuro. Como sntesis se establece que los cidos

orgnicos son metabolizables y contribuyen a la energa bruta del alimento.

En algunas ocasiones se ha determinado que la combinacin de cidos

orgnicos resulta ms efectiva que la suma de los efectos de ambos por

separado (73).

Una explicacin posible se asocia a la combinacin acidificante-antibacteriano

antes mencionada. En otros casos, la explicacin al sinergismo requerir un

mejor conocimiento del mecanismo de accin de los cidos (70)

1.4. cidos orgnicos como promotores de crecimiento

La aplicacin de cidos orgnicos y sus sales para las dietas de cerdos ha sido

extensamente estudiada. Han comenzado a utilizarse desde que la prohibicin

de promotores de crecimiento a base de antibiticos entr en vigencia en

Europa en el 2006. Numerosos estudios han demostrado su modo y magnitud

de accin y han establecido las dosis efectivas para los lechones, cerdos de

engorde y cerdas. El uso de cido frmico y su doble sal de potasio en particular

han sido objeto de intensa investigacin, con el resultado que ahora conocemos

su efecto dependiente de la dosis sobre el desempeo del crecimiento y la

conversin alimenticia en cerdos bajo un rango de diferentes condiciones

ambientales y las formulaciones de alimentos. Su principal modo de accin es

22

su efecto antimicrobiano, lo cual hace que sea comparable con los promotores

de crecimiento a base de antibiticos; sin embargo, los cidos orgnicos

tambin reducen el pH en el estmago, lo que optimiza las condiciones para la

actividad de la pepsina, y aumenta la digestibilidad del nitrgeno, fsforo y

algunos minerales.

Esto no es solo benfico al reservar los nutrientes, sino que tambin previene

prdidas que podran de otro modo contribuir a la contaminacin ambiental. Ms

recientemente, el uso de cidos en general y en particular los diformatos, se ha

extendido a las industrias de las aves de corral y de la Acuicultura. Sus efectos

en el mejoramiento del rendimiento en las aves de corral y los peces estn

documentados (70). Con un efecto promotor de crecimiento similar al de los

promotores de crecimiento a base de antibiticos, el paso de promotores de

crecimiento hacia los cidos orgnicos, especialmente diformato de potasio,

puede lograrse sin detrimento de la rentabilidad.

La aplicacin benfica de las sales de cidos orgnicos tambin fue demostrada

por Tung et al. (2006) quien utilizo 5 kg / Ton de citrato de sodio junto a

lactobacillos inactivados para impulsar el crecimiento del camarn de kuruma

23

(Masurpenaeus japonicus). Por ltimo, un informe reciente (Lckstdt, datos no

publicados) sugiere que una dosis de 2,5 kg / Ton de formiato de calcio tambin

puede aumentar las tasas de supervivencia en el cultivo de camarn de agua

dulce en Taiwn. Sin embargo, aquellos resultados obtenidos deben ser

evaluados en ms de una temporada de cultivo.

1.5. Estudios previos del uso de cidos orgnicos en camarn

cidos orgnicos como inhibidores del crecimiento de un potencial

patgeno para el camarn: vibrio harveyi (ensayo in vitro)

Saori Mine y Raj Boopathy (2011) del Departamento de Ciencias Biolgicas de

la Universidad de Nicholls estudiaron el efecto de cidos orgnicos sobre un

patgeno del camarn: El vibrio harveyi., en este estudio, se investigaron los

efectos inhibidores del crecimiento de los cidos orgnicos de cadena corta, a

saber: cido frmico, cido actico, cido propinico y cido butrico, sobre V.

Harveyi(82).

Los resultados de esta prueba de laboratorio fueron los siguientes:

24

Entre los cuatro cidos, el cido frmico mostr el mayor efecto inhibitorio sobre

V. harveyi seguido de cido actico, cido propinico y cido butrico:

Acido frmico >Acido actico >Acido propinico >Acido butrico

La concentracin mnima inhibitoria (MIC) de acido frmico al 0.035% suprimi

el crecimiento de V. harveyi. El principal mecanismo de inhibicin parece ser el

efecto del pH de los cidos orgnicos:

Acido frmico (0,035 %) < acido Propinico (0,06 %) < acido actico y Butrico

(0,1 %).

Los valores de la concentracin efectiva 50 (EC 50) a las 96 horas de inoculacin

para todos los cidos orgnicos se determino en 0.023, 0.041, 0.03, y 0.066%

para acido frmico, actico, propinico y butrico, respectivamente:

Acido frmico (0, 023 %) < Acido propinico (0,030 %) < Acido actico (0,041 %)

< Acido butrico (0,066 %).

Estos resultados del estudio de laboratorio son alentadores para formular

alimentos para camarones con cidos orgnicos y as controlar la infeccin por

vibrio en las granjas de camarones de acuicultura.

25

CAPTULO II

CARACTERSTICAS GENERALES DE LAS BACTERIAS PATGENAS

2.1. Aspectos biolgicos de las bacterias

26

Las bacterias son los organismos ms abundantes del planeta. Son ubicuas, se

encuentran en todos los hbitats terrestres y acuticos; crecen hasta en los ms

extremos como en los manantiales de aguas calientes y cidas, en desechos

radioactivos, en las profundidades tanto del mar como de la corteza terrestre

(29). Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas

del espacio exterior. Se estima que se pueden encontrar en torno a 40 millones

de clulas bacterianas en un gramo de tierra y un milln de clulas bacterianas

en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay aproximadamente

51030 bacterias en el mundo (98).

Las bacterias son imprescindibles para el reciclaje de los elementos, pues

muchos pasos importantes de los ciclos biogeoqumicos dependen de stas.

Como ejemplo cabe citar la fijacin del nitrgeno atmosfrico. Sin embargo,

solamente la mitad de los filos conocidos de bacterias tienen especies que se

pueden cultivar en el laboratorio, por lo que una gran parte (se supone que

cerca del 90%) de las especies de bacterias existentes todava no ha sido

descrita (75).

En el cuerpo humano hay aproximadamente diez veces ms clulas bacterianas

que clulas humanas, con una gran cantidad de bacterias en la piel y en el

27

tracto digestivo. Aunque el efecto protector del sistema inmunitario hace que la

gran mayora de estas bacterias sea inofensiva o beneficiosa, algunas bacterias

patgenas pueden causar enfermedades infecciosas, incluyendo: clera, sfilis,

lepra, tifus, difteria, escarlatina, etc. Las enfermedades bacterianas mortales

ms comunes son las infecciones respiratorias, con una mortalidad slo para la

tuberculosis de cerca de dos millones de personas al ao (83).

En todo el mundo se utilizan antibiticos para tratar las infecciones bacterianas.

Los antibiticos son efectivos contra las bacterias porque inhiben la formacin

de la pared celular o detienen otros procesos de su ciclo de vida. Tambin se

usan extensamente en la agricultura y la ganadera, lo que ocasiona que se est

generalizando la resistencia de las bacterias a los antibiticos. En la industria,

las bacterias son importantes en procesos tales como: En el tratamiento de

aguas residuales, produccin de queso, yogur, mantequilla, vinagre, y la

fabricacin de medicamentos y de otros productos qumicos (39).

28

Morfologa bacteriana

La forma de las bacterias es muy variada y, a menudo, una misma especie

adopta distintos tipos morfolgicos, lo que se conoce como pleomorfismo. De

todas formas, podemos distinguir tres tipos fundamentales de bacterias:

Coco (del griego kkkos, grano): de forma esfrica.

Diplococo: cocos en grupos de dos.

Tetracoco: cocos en grupos de cuatro.

Estreptococo: cocos en cadenas.

Estafilococo: cocos en agrupaciones irregulares o en racimo.

Bacilo (del latn baculus, varilla): en forma de bastoncillo.

Formas helicoidales:

Vibrio: ligeramente curvados y en forma de coma, juda o cacahuete.

Espirilo: en forma helicoidal rgida o en forma de tirabuzn.

29

Espiroqueta: en forma de tirabuzn (helicoidal flexible).

Algunas especies presentan incluso formas tetradricas o cbicas (30). Esta

amplia variedad de formas es determinada en ltima instancia por la

composicin de la pared celular y el citoesqueleto, siendo de vital importancia,

porque puede influir en la capacidad de la bacteria para adquirir nutrientes,

unirse a superficies o moverse en presencia de estmulos (100).

A continuacin se citan diferentes especies con diversos patrones de

asociacin:

Neisseria gonorrhoeae en forma diploide (por pares).

Streptococcus en forma de cadenas.

Staphylococcus en forma de racimos.

Actinobacteria en forma de filamentos. Dichos filamentos suelen rodearse de

una vaina que contiene multitud de clulas individuales, pudiendo llegar a

ramificarse, como el gnero Nocardia, adquiriendo as el aspecto del micelio de

un hongo, (26).

30

Por ltimo, cabe destacar un tipo de morfologa ms compleja an, observable

en algunos microorganismos del grupo de las mixobacterias. Cuando estas

bacterias se encuentran en un medio escaso en aminocidos son capaces de

detectar a las clulas de alrededor, en un proceso conocido como quorum

sensing, en el cual todas las clulas migran hacia las dems y se agregan,

dando lugar a cuerpos fructferos que pueden alcanzar los 0,5 mm de longitud y

contener unas 100.000 clulas (85). Una vez formada dicha estructura las

bacterias son capaces de llevar a cabo diferentes funciones, es decir, se

diferencian, alcanzando as un cierto nivel de organizacin pluricelular. Por

ejemplo, entre una y diez clulas migran a la parte superior del cuerpo fructfero

y, una vez all, se diferencian para dar lugar a un tipo de clulas latentes

denominadas mixosporas, las cuales son ms resistentes a la desecacin y, en

general, a condiciones ambientales adversas (46).

Estructura de la clula bacteriana

Las bacterias son organismos relativamente sencillos. Sus dimensiones son

muy reducidas, unos 2 m de ancho por 7-8 m de longitud en la forma

cilndrica (bacilo) de tamao medio; aunque son muy frecuentes las especies de

0,5-1,5 m.

31

Carecen de un ncleo delimitado por una membrana aunque presentan un

nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran molcula circular de

ADN. El citoplasma carece de orgnulos delimitados por membranas y de las

formaciones protoplasmticas propias de las clulas eucariotas. En el

citoplasma se pueden apreciar plsmidos, pequeas molculas circulares de

ADN que coexisten con el nucleoide, contienen genes y son comnmente

usados por las bacterias en la conjugacin. El citoplasma tambin contiene

vacuolas (grnulos que contienen sustancias de reserva) y ribosomas (utilizados

en la sntesis de protenas).

Una membrana citoplasmtica compuesta de lpidos rodea el citoplasma y, al

igual que las clulas de las plantas, la mayora posee una pared celular, que en

este caso est compuesta por peptidoglicano (murena). Algunas bacterias,

adems, presentan una segunda membrana lipdica (membrana externa)

rodeando a la pared celular. El espacio comprendido entre la membrana

citoplasmtica y la pared celular (o la membrana externa si esta existe) se

denomina espacio periplsmico. Algunas bacterias presentan una cpsula y

otras son capaces de desarrollarse como endosporas, estados latentes capaces

32

de resistir condiciones extremas. Entre las formaciones exteriores propias de la

clula bacteriana destacan los flagelos y los pili (36).

Estructuras intracelulares

La membrana citoplasmtica bacteriana tiene una estructura similar a la de

plantas y animales. Es una bicapa lipdica compuesta fundamentalmente de

fosfolpidos en la que se insertan molculas de protenas. En las bacterias

realiza numerosas funciones entre las que se incluyen las de barrera osmtica,

transporte, biosntesis, transduccin de energa, centro de replicacin de ADN y

punto de anclaje para los flagelos. A diferencia de las membranas eucariticas,

generalmente no contiene esteroles (son excepciones micoplasmas y algunas

proteobacterias), aunque puede contener componentes similares denominados

hopanoides.

Muchas importantes reacciones bioqumicas que tienen lugar en las clulas se

producen por la existencia de gradientes de concentracin a ambos lados de

33

una membrana. Este gradiente crea una diferencia de potencial anloga a la de

una batera elctrica y permite a la clula, por ejemplo, el transporte de

electrones y la obtencin de energa. La ausencia de membranas internas en las

bacterias significa que estas reacciones tienen que producirse a travs de la

propia membrana citoplasmtica, entre el citoplasma y el espacio periplsmico.

(46).

Puesto que las bacterias son procariotas no tienen orgnulos citoplasmticos

delimitados por membranas y por ello presentan pocas estructuras

intracelulares. Carecen de ncleo celular, mitocondrias, cloroplastos y de los

otros orgnulos presentes en las clulas eucariotas, tales como el aparato de

Golgi y el retculo endoplasmtico (36).

Como excepcin, algunas bacterias contienen estructuras intracelulares

rodeadas por membranas que pueden considerarse primitivos orgnulos.

Ejemplos son los tilacoides de las cianobacterias, los compartimentos que

contienen amonio monooxigenasa en nitrosomonadaceae y diversas estructuras

en planctomycetes (5)

34

Como todos los organismos vivos, las bacterias contienen ribosomas para la

sntesis de protenas, Muchas bacterias presentan vacuolas, grnulos

intracelulares para el almacenaje de sustancias, como por ejemplo glucgeno,

polifosfatos, azufre o polihidroxialcanoatos. (10). Ciertas especies bacterianas

fotosintticas, tales como las cianobacterias, producen vesculas internas de gas

que utilizan para regular su flotabilidad y as alcanzar la profundidad con

intensidad de luz ptima y/o unos niveles de nutrientes ptimos. Otras

estructuras presentes en ciertas especies son los carboxisomas (que contienen

enzimas para la fijacin de carbono) y los magnetosomas (para la orientacin

magntica) ( 45)

Las bacterias no tienen un ncleo delimitado por membranas. El material

gentico est organizado en un nico cromosoma situado en el citoplasma,

dentro de un cuerpo irregular denominado nucleoide (32). La mayora de los

cromosomas bacterianos son circulares, si bien existen algunos ejemplos de

cromosomas lineales, por ejemplo, Borrelia burgdorferi. El nucleoide contiene el

cromosoma junto con las protenas asociadas y ARN. El orden Planctomycetes

es una excepcin, pues una membrana rodea su nucleoide y tiene varias

estructuras celulares delimitadas por membranas (5)

35

Anteriormente se pensaba que las clulas procariotas no posean citoesqueleto,

pero desde entonces se han encontrado homlogos bacterianos de las

principales protenas del citoesqueleto de los eucariontes. Estos incluyen las

protenas estructurales FtsZ (que se ensambla en un anillo para mediar durante

la divisin celular bacteriana) y MreB (que determina la anchura de la clula). El

citoesqueleto bacteriano desempea funciones esenciales en la proteccin,

determinacin de la forma de la clula bacteriana y en la divisin celular (32)

Estructuras extracelulares

Las bacterias disponen de una pared celular que rodea a su membrana

citoplasmtica. Las paredes celulares bacterianas estn hechas de

peptidoglicano (llamado antiguamente murena). Esta sustancia est compuesta

por cadenas de polisacrido enlazadas por pptidos inusuales que contienen

aminocidos (84). Estos aminocidos no se encuentran en las protenas, por lo

que protegen a la pared de la mayora de las peptidasas. Las paredes celulares

bacterianas son distintas de las que tienen plantas y hongos, compuestas de

celulosa y quitina, respectivamente (96). Son tambin distintas a las paredes

celulares de Archaea, que no contienen peptidoglicano. El antibitico penicilina

36

puede matar a muchas bacterias inhibiendo un paso de la sntesis del

peptidoglicano..

Existen dos diferentes tipos de pared celular bacteriana denominadas Gram-

positiva y Gram-negativa, respectivamente. Estos nombres provienen de la

reaccin de la pared celular a la tincin de Gram, un mtodo tradicionalmente

empleado para la clasificacin de las especies bacterianas (47). Las bacterias

Gram-positivas tienen una pared celular gruesa que contiene numerosas capas

de peptidoglicano en las que se inserta cido teicoico. En cambio, las bacterias

Gram-negativas tienen una pared relativamente fina, consistente en unas pocas

capas de peptidoglicano, rodeada por una segunda membrana lipdica (la

membrana externa) que contiene lipopolisacridos y lipoprotenas.

Las micoplasmas son una excepcin, pues carecen de pared celular. La

mayora de las bacterias tienen paredes celulares Gram-negativas; solamente

son Gram-positivas Firmicutes y Actinobacteria. Estos dos grupos eran

antiguamente conocidos como bacterias Gram-positivas de contenido GC bajo y

bacterias Gram-positivas de contenido GC alto, respectivamente. Estas

37

diferencias en la estructura de la pared celular dan lugar a diferencias en la

susceptibilidad antibitica. Por ejemplo, la vancomicina puede matar solamente

a bacterias Gram-positivas y es ineficaz contra patgenos Gram-negativos, tales

como Haemophilus influenzae o Pseudomonas aeruginosa (38).

Dentro del filo Actinobacteria cabe hacer una mencin especial al gnero

Mycobacterium, el cual, si bien se encuadra dentro de las Gram positivas, no

parece serlo desde el punto de vista emprico, ya que su pared no retiene el

tinte. Esto se debe a que presentan una pared celular poco comn, rica en

cidos miclicos, de carcter hidrfobo y ceroso y bastante gruesa, lo que les

confiere una gran resistencia.

Muchas bacterias tienen una capa S de molculas de protena de estructura

rgida que cubre la pared celular. Esta capa proporciona proteccin qumica y

fsica para la superficie celular y puede actuar como una barrera de difusin

macromolecular. Las capas S tienen diversas (aunque todava no bien

comprendidas) funciones. Por ejemplo, en el gnero Campylobacter actan

38

como factores de virulencia y en la especie Bacillus stearothermophilus

contienen enzimas superficiales (21)

Los flagelos son largos apndices filamentosos compuestos de protenas y

utilizados para el movimiento. Tienen un dimetro aproximado de 20 nm y una

longitud de hasta 20 m. Los flagelos son impulsados por la energa obtenida de

la transferencia de iones. Esta Transferencia es impulsada por el gradiente

electroqumico que existe entre ambos lados de La membrana citoplasmtica.

Las fimbrias son filamentos finos de protenas que se distribuyen sobre la

superficie de la clula. Tienen un dimetro aproximado de 2-10 nm y una

longitud de hasta varios m. Cuando se observan a travs del microscopio

electrnico se asemejan a pelos finos. Las fimbrias ayudan a la adherencia de

las bacterias a las superficies slidas o a otras clulas y son esenciales en la

virulencia de algunos patgenos. Los pili son apndices celulares ligeramente

mayores que las fimbrias y se utilizan para la transferencia de material gentico

entre bacterias en un proceso denominado conjugacin bacteriana (48).

Muchas bacterias son capaces de acumular material en el exterior para recubrir

su superficie. Dependiendo de la rigidez y su relacin con la clula se clasifican

en cpsulas y glicocalix. La cpsula es una estructura rgida que se une

39

firmemente a la superficie bacteriana, en tanto que el glicocalix es flexible y se

une de forma laxa. Estas estructuras protegen a las bacterias pues dificultan que

sean fagocitadas por clulas eucariotas tales como los macrfagos. Tambin

pueden actuar como antgenos y estar implicadas en el reconocimiento

bacteriano, as como ayudar a la adherencia superficial y a la formacin de

biopelculas (90).

La formacin de estas estructuras extracelulares depende del sistema de

secrecin bacteriano. Este sistema transfiere protenas desde el citoplasma al

periplasma o al espacio que rodea a la clula. Se conocen muchos tipos de

sistemas de secrecin, que son a menudo esenciales para la virulencia de los

patgenos, por lo que son extensamente estudiados.

Ciertos gneros de bacterias Gram-positivas, tales como Bacillus, Clostridium,

Sporohalobacter, Anaerobacter y Heliobacterium, pueden formar endosporas.[79]

Las endosporas son estructuras durmientes altamente resistentes cuya funcin

primaria es sobrevivir cuando las condiciones ambientales son adversas. En

casi todos los casos, las endosporas no forman parte de un proceso

40

reproductivo, aunque Anaerobacter puede formar hasta siete endosporas a

partir de una clula.[80] Las endosporas tienen una base central de citoplasma

que contiene ADN y ribosomas, rodeada por una corteza y protegida por una

cubierta impermeable y rgida (67).

Las endosporas no presentan un metabolismo detectable y pueden sobrevivir a

condiciones fsicas y qumicas extremas, tales como altos niveles de luz

ultravioleta, rayos gamma, detergentes, desinfectantes, calor, presin y

desecacin. En este estado durmiente, las bacterias pueden seguir viviendo

durante millones de aos, e incluso pueden sobrevivir en la radiacin y vaco del

espacio exterior. Las endosporas pueden tambin causar enfermedades. Por

ejemplo, puede contraerse carbunco por la inhalacin de endosporas de Bacillus

anthracis y ttanos por la contaminacin de las heridas con endosporas de

Clostridium tetani (12).

Metabolismo

41

En contraste con los organismos superiores, las bacterias exhiben una gran

variedad de tipos metablicos. La distribucin de estos tipos metablicos dentro

de un grupo de bacterias se ha utilizado tradicionalmente para definir su

taxonoma, pero estos rasgos no corresponden a menudo con las clasificaciones

genticas modernas. El metabolismo bacteriano se clasifica con base en tres

criterios importantes: el origen del carbono, la fuente de energa y los donadores

de electrones. Un criterio adicional para clasificar a los microorganismos que

respiran es el receptor de electrones usado en la respiracin (99).

Segn la fuente de carbono, las bacterias se pueden clasificar como:

Hetertrofas, cuando usan compuestos orgnicos.

Auttrofas, cuando el carbono celular se obtiene mediante la fijacin del dixido

de carbono.

Las bacterias auttrofas tpicas son las cianobacterias fotosintticas, las

bacterias verdes del azufre y algunas bacterias prpura. Pero hay tambin

muchas otras especies quimiolitotrofas, por ejemplo, las bacterias nitrificantes y

oxidantes del azufre (102).

42

Segn la fuente de energa, las bacterias pueden ser:

Fototrofas, cuando emplean la luz a travs de la fotosntesis.

Quimiotrofas, cuando obtienen energa a partir de sustancias qumicas que son

oxidadas principalmente a expensas del oxgeno (respiracin aerobia) o de otros

receptores de electrones alternativos (respiracin anaerobia).

Segn los donadores de electrones, las bacterias tambin se pueden clasificar

como:

Litotrofas, si utilizan como donadores de electrones compuestos inorgnicos.

Organotrofas, si utilizan como donadores de electrones compuestos orgnicos.

Los organismos quimiotrofos usan donadores de electrones para la

conservacin de energa (durante la respiracin aerobia, anaerobia y la

fermentacin) y para las reacciones biosintticas (por ejemplo, para la fijacin

del dixido de carbono), mientras que los organismos fototrofos los utilizan

nicamente con propsitos biosintticos.

43

Los organismos que respiran usan compuestos qumicos como fuente de

energa, tomando electrones del sustrato reducido y transfirindolos a un

receptor terminal de electrones en una reaccin redox. Esta reaccin desprende

energa que se puede utilizar para sintetizar ATP y as mantener activo el

metabolismo. En los organismos aerobios, el oxgeno se utiliza como receptor

de electrones. En los organismos anaerobios se utilizan como receptores de

electrones otros compuestos inorgnicos tales como nitratos, sulfatos o dixido

de carbono. Esto conduce a que se lleven a cabo los importantes procesos

biogeoqumicos de la desnitrificacin, la reduccin del sulfato y la acetognesis,

respectivamente. Otra posibilidad es la fermentacin, un proceso de oxidacin

incompleta, totalmente anaerbico, siendo el producto final un compuesto

orgnico, que al reducirse ser el receptor final de los electrones. Ejemplos de

productos de fermentacin reducidos son el lactato (en la fermentacin lctica),

etanol (en la fermentacin alcohlica), hidrgeno, butirato, etc. La fermentacin

es posible porque el contenido de energa de los sustratos es mayor que el de

los productos, lo que permite que los organismos sinteticen ATP y mantengan

activo su metabolismo. Los organismos anaerobios facultativos pueden elegir

entre la fermentacin y diversos receptores terminales de electrones

dependiendo de las condiciones ambientales en las cuales se encuentren (103).

44

Las bacterias litotrofas pueden utilizar compuestos inorgnicos como fuente de

energa. Los donadores de electrones inorgnicos ms comunes son el

hidrgeno, el monxido de carbono, el amonaco (que conduce a la nitrificacin),

el hierro ferroso y otros iones de metales reducidos, as como varios

compuestos de azufre reducidos. En determinadas ocasiones, las bacterias

metanotrofas pueden usar gas metano como fuente de electrones y como

sustrato simultneamente, para el anabolismo del carbono.[92] En la fototrofa y

quimiolitotrofa aerobias, se utiliza el oxgeno como receptor terminal de

electrones, mientras que bajo condiciones anaerbicas se utilizan compuestos

inorgnicos. La mayora de los organismos litotrofos son auttrofos, mientras

que los organismos organotrofos son hetertrofos (19).

Adems de la fijacin del dixido de carbono mediante la fotosntesis, algunas

bacterias tambin fijan el gas nitrgeno usando la enzima nitrogenasa. Esta

caracterstica es muy importante a nivel ambiental y se puede encontrar en

bacterias de casi todos los tipos metablicos enumerados anteriormente,

aunque no es universal.[93] El metabolismo microbiano puede jugar un papel

importante en la biorremediacin pues, por ejemplo, algunas especies pueden

45

realizar el tratamiento de las aguas residuales y otras son capaces de degradar

los hidrocarburos, sustancias txicas e incluso radiactivas. En cambio, las

bacterias reductoras de sulfato son en gran parte responsables de la produccin

de formas altamente txicas de mercurio (metil- y dimetil-mercurio) en el

ambiente (101).

Movimiento

Algunas bacterias son inmviles y otras limitan su movimiento a cambios de

profundidad. Por ejemplo, cianobacterias y bacterias verdes del azufre contienen

vesculas de gas con las que pueden controlar su flotabilidad y as conseguir un

ptimo de luz y alimento. Las bacterias mviles pueden desplazarse por

deslizamiento, mediante contracciones o ms comnmente usando flagelos.

Algunas bacterias pueden deslizarse por superficies slidas segregando una

sustancia viscosa, pero el mecanismo que acta como propulsor es todava

desconocido. En el movimiento mediante contracciones, la bacteria usa su pilus

de tipo IV como gancho de ataque, primero lo extiende, anclndolo y despus lo

contrae con una fuerza notable (>80 Newton (unidad)|pN) (3).

46

El flagelo bacteriano es un largo apndice filamentoso helicoidal propulsado por

un motor rotatorio (como una hlice) que puede girar en los dos sentidos. El

motor utiliza como energa un gradiente electroqumico a travs de la

membrana. Los flagelos estn compuestos por cerca de 20 protenas, con

aproximadamente otras 30 protenas para su regulacin y coordinacin. Hay que

tener en cuenta que, dado el tamao de la bacteria, el agua les resulta muy

viscosa y el mecanismo de propulsin debe ser muy potente y eficiente. Los

flagelos bacterianos se encuentran tanto en las bacterias Gram-positivas como

Gram-negativas y son completamente diferentes de los eucariticos y, aunque

son superficialmente similares a los arqueanos, se consideran no homlogos

(62).

Segn el nmero y disposicin de los flagelos en la superficie de la bacteria se

distinguen los siguientes tipos: un solo flagelo (monotrico), un flagelo en cada

extremo (anfitrico), grupos de flagelos en uno o en los dos extremos (lofotrico) y

flagelos distribuidos sobre toda la superficie de la clula (peritricos). En un grupo

nico de bacterias, las espiroquetas, se presentan unos flagelos especializados,

denominados filamentos axiales, localizados intracelularmente en el espacio

periplsmico, entre las dos membranas. Estos producen un movimiento rotatorio

47

que hace que la bacteria gire como un sacacorchos desplazndose hacia

delante (62).

Muchas bacterias (tales como E. coli) tienen dos tipos de movimiento: en lnea

recta (carrera) y aleatorio. En este ltimo, se realiza un movimiento

tridimensional aleatorio al combinar la bacteria carreras cortas con virajes al

azar. Las bacterias mviles pueden presentar movimientos de atraccin o

repulsin determinados por diferentes estmulos. Estos comportamientos son

denominados taxis, e incluyen diversos tipos como la quimiotaxis, la fototaxis o

la magnetotaxis. En el peculiar grupo de las mixobacterias, las clulas

individuales se mueven juntas formando ondas de clulas, que terminarn

agregndose para formar los cuerpos fructferos caractersticos de este gnero.

El movimiento de las mixobacterias se produce solamente sobre superficies

slidas, en contraste con E. coli, que es mvil tanto en medios lquidos como

slidos (59).

Varias especies de Listeria y Shigella se mueven dentro de las clulas husped

apropindose de su citoesqueleto, que normalmente movera los orgnulos. La

polimerizacin de actina crea un empuje en un extremo de la bacteria que la

mueve a travs del citoplasma de la clula husped (46)

48

Reproduccin

En las bacterias, el aumento en el tamao de las clulas (crecimiento) y la

reproduccin por divisin celular estn ntimamente ligados, como en la mayor

parte de los organismos unicelulares. Las bacterias crecen hasta un tamao fijo

y despus se reproducen por fisin binaria, una forma de reproduccin asexual

(33). En condiciones apropiadas, una bacteria Gram-positiva puede dividirse

cada 2030 minutos y una Gram-negativa cada 1520 minutos, y en alrededor

de 16 horas su nmero puede ascender a unos 5.000 millones

(aproximadamente el nmero de personas que habitan la Tierra). Bajo

condiciones ptimas, algunas bacterias pueden crecer y dividirse muy rpido,

tanto como cada 9,8 minutos. En la divisin celular se producen dos clulas

hijas idnticas. Algunas bacterias, todava reproducindose asexualmente,

forman estructuras reproductivas ms complejas que facilitan la dispersin de

las clulas hijas recin formadas. Ejemplos incluyen la formacin de cuerpos

fructferos (esporangios) en las mixobacterias, la formacin de hifas en

Streptomyces y la gemacin. En la gemacin una clula forma una

protuberancia que a continuacin se separa y produce una nueva clula hija

(47).

49

Por otro lado, cabe destacar un tipo de reproduccin sexual en bacterias,

denominada parasexualidad bacteriana. En este caso, las bacterias son

capaces de intercambiar material gentico en un proceso conocido como

conjugacin bacteriana. Durante el proceso una bacteria donante y una bacteria

receptora llevan a cabo un contacto mediante pelos sexuales huecos o pili, a

travs de los cuales se transfiere una pequea cantidad de ADN independiente

o plsmido conjugativo. El mejor conocido es el plsmido F de E. coli, que

adems puede integrarse en el cromosoma bacteriano. En este caso recibe el

nombre de episoma, y en la transferencia arrastra parte del cromosoma

bacteriano. Se requiere que exista sntesis de ADN para que se produzca la

conjugacin. La replicacin se realiza al mismo tiempo que la transferencia.

Crecimiento

El crecimiento bacteriano sigue tres fases. Cuando una poblacin bacteriana se

encuentra en un nuevo ambiente con elevada concentracin de nutrientes que le

permiten crecer necesita un perodo de adaptacin a dicho ambiente. Esta

50

primera fase se denomina fase de adaptacin o fase log y conlleva un lento

crecimiento, donde las clulas se preparan para comenzar un rpido

crecimiento, y una elevada tasa de biosntesis de las protenas necesarias para

ello, como ribosomas, protenas de membrana, etc. La segunda fase de

crecimiento se denomina fase exponencial, ya que se caracteriza por el

crecimiento exponencial de las clulas. La velocidad de crecimiento durante esta

fase se conoce como la tasa de crecimiento k y el tiempo que tarda cada clula

en dividirse como el tiempo de generacin g. Durante esta fase, los nutrientes

son metabolizados a la mxima velocidad posible, hasta que dichos nutrientes

se agoten, dando paso a la siguiente fase. La ltima fase de crecimiento se

denomina fase estacionaria y se produce como consecuencia del agotamiento

de los nutrientes en el medio. En esta fase las clulas reducen drsticamente su

actividad metablica y comienzan a utilizar como fuente energtica aquellas

protenas celulares no esenciales. La fase estacionaria es un perodo de

transicin desde el rpido crecimiento a un estado de respuesta a estrs, en el

cual se activa la expresin de genes involucrados en la reparacin del ADN, en

el metabolismo antioxidante y en el transporte de nutrientes (20) .

51

Gentica

La mayora de las bacterias tienen un nico cromosoma circular cuyo tamao

puede ir desde slo 160.000 pares de bases en la bacteria endosimbionte

Candidatus Carsonella ruddii a los 12.200.000 pares de bases de la bacteria del

suelo Sorangium cellulosum. Las espiroquetas del gnero Borrelia (que

incluyen, por ejemplo, a Borrelia burgdorferi, la causa de la enfermedad de

Lyme) son una notable excepcin a esta regla pues contienen un cromosoma

lineal. Las bacterias pueden tener tambin plsmidos, pequeas molculas de

ADN extra-cromosmico que pueden contener genes responsables de la

resistencia a los antibiticos o factores de virulencia. Otro tipo de ADN

bacteriano proviene de la integracin de material gentico procedente de

bacterifagos (los virus que infectan bacterias). Existen muchos tipos de

bacterifagos, algunos simplemente infectan y rompen las clulas husped

bacterianas, mientras que otros se insertan en el cromosoma bacteriano. De

esta forma se pueden insertar genes del virus que contribuyan al fenotipo de la

bacteria. Por ejemplo, en la evolucin de Escherichia coli O157:H7 y Clostridium

botulinum, los genes txicos aportados por un bacterifago convirtieron a una

inofensiva bacteria ancestral en un patgeno letal (74).

52

Las bacterias, como organismos asexuales que son, heredan copias idnticas

de genes, es decir, son clones. Sin embargo, pueden evolucionar por seleccin

natural mediante cambios en el ADN debidos a mutaciones y a la recombinacin

gentica. Las mutaciones provienen de errores durante la rplica del ADN o por

exposicin a agentes mutagnicos. Las tasas de mutacin varan ampliamente

entre las diversas especies de bacterias e incluso entre diferentes cepas de una

misma especie de bacteria. Los cambios genticos pueden producirse al azar o

ser seleccionados por estrs, en donde los genes implicados en algn proceso

que limita el crecimiento tienen una mayor tasa de mutacin (17).

Las bacterias tambin pueden transferirse material gentico entre clulas. Esto

puede realizarse de tres formas principalmente. En primer lugar, las bacterias

pueden recoger ADN exgeno del ambiente en un proceso denominado

transformacin. Los genes tambin se pueden transferir por un proceso de

transduccin mediante el cual un bacterifago introduce ADN extrao en el

cromosoma bacteriano. El tercer mtodo de transferencia de genes es por

conjugacin bacteriana, en donde el ADN se transfiere a travs del contacto

directo (por medio de un pilus) entre clulas. Esta adquisicin de genes de otras

bacterias o del ambiente se denomina transferencia de genes horizontal y puede

53

ser comn en condiciones naturales. La transferencia de genes es

especialmente importante en la resistencia a los antibiticos, pues permite una

rpida diseminacin de los genes responsables de dicha resistencia entre

diferentes patgenos (18).

Interacciones con otros organismos

A pesar de su aparente simplicidad, las bacterias pueden formar asociaciones

complejas con otros organismos. Estas asociaciones se pueden clasificar como

parasitismo, mutualismo y comensalismo (97).

Comensales

Debido a su pequeo tamao, las bacterias comensales son ubicuas y crecen

sobre animales y plantas exactamente igual a como creceran sobre cualquier

otra superficie. As, por ejemplo, grandes poblaciones de estos organismos son

las causantes del mal olor corporal y su crecimiento puede verse aumentado

con el calor y el sudor.

54

Mutualistas

Ciertas bacterias forman asociaciones ntimas con otros organismos, que les

son imprescindibles para su supervivencia. Una de estas asociaciones

mutualistas es la transferencia de hidrgeno entre especies. Se produce entre

grupos de bacterias anaerobias que consumen cidos orgnicos tales como

cido butrico o cido propinico y producen hidrgeno, y las arqueas

metangenas que consumen dicho hidrgeno. Las bacterias en esta asociacin

no pueden consumir los cidos orgnicos cuando el hidrgeno se acumula a su

alrededor. Solamente la asociacin ntima con las arqueas mantiene una

concentracin de hidrgeno lo bastante baja para permitir que las bacterias

crezcan.

En el suelo, los microorganismos que habitan la rizosfera (la zona que incluye la

superficie de la raz y la tierra que se adhiere a ella) realizan la fijacin de

nitrgeno, convirtiendo el nitrgeno atmosfrico (en estado gaseoso) en

compuestos nitrogenados. Esto proporciona a muchas plantas, que no pueden

fijar el nitrgeno por s mismas, una forma fcilmente absorbible de nitrgeno

(89).

55

Muchas otras bacterias se encuentran como simbiontes en seres humanos y en

otros organismos. Por ejemplo, en el tracto digestivo proliferan unas mil

especies bacterianas. Sintetizan vitaminas tales como cido flico, vitamina K y

biotina. Tambin fermentan los carbohidratos complejos indigeribles y convierten

las protenas de la leche en cido lctico (por ejemplo, Lactobacillus). Adems,

la presencia de esta flora intestinal inhibe el crecimiento de bacterias

potencialmente patgenas (generalmente por exclusin competitiva). Muchas

veces estas bacterias beneficiosas se venden como suplementos dietticos

probiticos (34).

Patgenos

Las bacterias patgenas son una de las principales causas de las enfermedades

y de la mortalidad humana, causando infecciones tales como el ttanos, la fiebre

tifoidea, la difteria, la sfilis, el clera, intoxicaciones alimentarias, la lepra y la

tuberculosis. Hay casos en los que la etiologa o causa de una enfermedad

conocida se descubre solamente despus de muchos aos, como fue el caso de

la lcera pptica y Helicobacter pylori. Las enfermedades bacterianas son

tambin importantes en la agricultura y en la ganadera, donde existen multitud

de enfermedades como por ejemplo la mancha de la hoja, la plaga de fuego, la

56

paratuberculosis, el aublo bacterial de la panicula, la mastitis, la salmonela y el

carbunco.

Cada especie de patgeno tiene un espectro caracterstico de interacciones con

sus huspedes humanos. Algunos organismos, tales como Staphylococcus o

Streptococcus, pueden causar infecciones de la piel, pulmona, meningitis e

incluso sepsis, una respuesta inflamatoria sistmica que produce shock,

vasodilatacin masiva y muerte.[121] Sin embargo, estos organismos son tambin

parte de la flora humana normal y se encuentran generalmente en la piel o en la

nariz sin causar ninguna enfermedad (81).

Otros organismos causan invariablemente enfermedades en los seres humanos.

Por ejemplo, el gnero Rickettsia, que son parsitos intracelulares obligados

capaces de crecer y reproducirse solamente dentro de las clulas de otros

organismos. Una especie de Rickettsia causa el tifus, mientras que otra

ocasiona la fiebre de las Montaas Rocosas. Chlamydiae, otro filo de parsitos

obligados intracelulares, contiene especies que causan neumona, infecciones

urinarias y pueden estar implicadas en enfermedades cardacas coronarias.

57

Finalmente, ciertas especies tales como Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia

cenocepacia y Mycobacterium avium son patgenos oportunistas y causan

enfermedades principalmente en las personas que sufren inmunosupresin o

fibrosis qustica (25).

Las infecciones bacterianas se pueden tratar con antibiticos, que se clasifican

como bactericidas, si matan bacterias, o como bacterioestticos, si solo detienen

el crecimiento bacteriano. Existen muchos tipos de antibiticos y cada tipo inhibe

un proceso que difiere en el patgeno con respecto al husped. Ejemplos de

antibiticos de toxicidad selectiva son el cloranfenicol y la puromicina, que

inhiben el ribosoma bacteriano, pero no el ribosoma eucariota que es

estructuralmente diferente. Los antibiticos se utilizan para tratar enfermedades

humanas y en la ganadera intensiva para promover el crecimiento animal. Esto

ltimo puede contribuir al rpido desarrollo de la resistencia antibitica de las

poblaciones bacterianas. Las infecciones se pueden prevenir con medidas

antispticas tales como la esterilizacin de la piel antes de las inyecciones y con

el cuidado apropiado de los catteres. Los instrumentos quirrgicos y dentales

tambin son esterilizados para prevenir la contaminacin e infeccin por

bacterias. Los desinfectantes tales como la leja se utilizan para matar bacterias

58

u otros patgenos que se depositan sobre las superficies y as prevenir la

contaminacin y reducir el riesgo de infeccin (80).

Clasificacin e identificacin

La clasificacin taxonmica busca describir y diferenciar la amplia diversidad de

especies bacterianas poniendo nombres y agrupando organismos segn sus

similitudes. Las bacterias pueden clasificarse con base en diferentes criterios,

como estructura celular, metabolismo o con base en diferencias en

determinados componentes como ADN, cidos grasos, pigmentos, antgenos o

quinonas. Sin embargo, aunque estos criterios permitan la identificacin y

clasificacin de cepas bacterianas, an no quedaba claro si estas diferencias

representaban variaciones entre especies diferentes o entre distintas cepas de

la misma especie. Esta incertidumbre se deba a la ausencia de estructuras

distintivas en la mayora de las bacterias y a la existencia de la transferencia

horizontal de genes entre especies diferentes, la cual da lugar a que bacterias

muy relacionadas puedan llegar a presentar morfologas y metabolismos muy

diferentes. Por ello, y con el fin de superar esta incertidumbre, la clasificacin

bacteriana actual se centra en el uso de tcnicas moleculares modernas

(filogenia molecular), tales como la determinacin del contenido de

59

guanina/citosina, la hibridacin genoma-genoma o la secuenciacin de ADN

ribosmico, el cual no se ve involucrado en la transferencia horizontal (94).

El Comit Internacional de Sistemtica de Procariotas (ICSP) es el organismo

encargado de la nomenclatura, taxonoma y las normas segn las cuales son

designados los procariotas. El ICSP es responsable de la publicacin del Cdigo

Internacional de Nomenclatura de Bacterias (lista de nombres aprobados de

especies y taxones bacterianos). Tambin publica la Revista Internacional de

Bacteriologa Sistemtica (International Journal of Systematic Bacteriology). En

contraste con la nomenclatura procaritica, no hay una clasificacin oficial de los

procariotas porque la taxonoma sigue siendo una cuestin de criterio cientfico.

La clasificacin ms aceptada es la elaborada por la oficina editorial del Manual

Bergey de Bacteriologa Sistemtica (Bergey's Manual of Systematic

Bacteriology) como paso preliminar para organizar el contenido de la

publicacin. Esta clasificacin, conocida como "The Taxonomic Outline of

Bacteria and Archaea" (TOBA), est disponible en Internet. Debido a la reciente

introduccin de la filogenia molecular y del anlisis de las secuencias de

genomas, la clasificacin bacteriana actual es un campo en continuo cambio y

plena expansin (23).

60

La identificacin de bacterias en el laboratorio es particularmente relevante en

medicina, donde la determinacin de la especie causante de una infeccin es

crucial a la hora de aplicar un correcto tratamiento. Por ello, la necesidad de

identificar a los patgenos humanos ha dado lugar a un potente desarrollo de

tcnicas para la identificacin de bacterias.

La tcnica de tincin de membranas de bacterias de Gram, desarrollada por

Hans Christian Gram en 1884, ha supuesto un antes y un despus en el campo

de la medicina, y consiste en teir con tintes especficos diversas muestras de

bacterias en un portaobjetos para saber si se han teido o no con dicho tinte

(17)

Una vez se han adicionado los tintes especficos en las muestras, y se ha

lavado la muestra pasados unos minutos para evitar confusiones, hay que

limpiarlas con unas gotas de alcohol etlico. La funcin del alcohol es la de

eliminar el tinte de las bacterias, y es aqu donde se reconocen las bacterias que

se han tomado: si la bacteria conserva el tinte, es una Gram positiva, las cuales

poseen una pared ms gruesa constituida por varias decenas de capas de

61

diversos componentes proteicos; en el caso de que el tinte no se mantenga, la

bacteria es una Gram negativa, la cual posee una pared de una composicin

diferente. La funcin biolgica que posee sta tcnica es la de fabricar

antibiticos especficos para esas bacterias.

Esta tincin es empleada en microbiologa para la visualizacin de bacterias en

muestras clnicas. Tambin se emplea como primer paso en la distincin de

diferentes especies de bacterias,[139] considerndose bacterias Gram positivas a

aquellas que se tornan de color violeta y Gram negativas a las que se tornan de

color rojo (78).

2.2. Principales bacterias causantes de infecciones en camarn.

La acuicultura es el sector de produccin de alimento de ms rpido crecimiento

en el mbito mundial y se establecido como una fuente de protena para

satisfacer la demanda de alimentos mundial debido a que los recurso naturales

estn sobrexplotados. Pero, en la actualidad, el mayor problema que enfrenta la

industria de la Acuicultura en el mbito mundial, son las enfermedades

62

causadas por varios agentes biolgicos y no biolgicos. Entre los grupos de

microorganismos que causan perdidas serias en el cultivo de camarn, los

mejores conocidos son las bacterias debido a los efectos devastadores que

tienen sobre las granjas afectadas. Las enfermedades bacterianas, debido

principalmente a Vibrio, que han sido reportadas en los sistemas de cultivo de

penaideos implican a al menos 14 especies, las cuales son: Vibrio harveyi, V.

splendidus, V. parahaemolyticus, V. alginolyticus, V. anguillarum, V.

vulnificus, V. campbelli, V. fischeri, V. damsella, V. pelagicus, V. orientalis, V.

ordalii, V. mediterrani, V. logei etc.

La vibriosis es una de la enfermedades ms problemticas en la Acuicultura de

camarones y peces. La vibriosis es una enfermedad bacterial responsable de la

mortalidad del camarn de cultivo en todo el mundo (55 , 52, 50 y 13).

Las especies Vibrio estn ampliamente distribuidas en las instalaciones de

cultivo de todo el mundo. Las infecciones relacionadas con el Vibrio

frecuentemente se dan en los laboratorios, pero las epizootias tambin se dan

en las camaroneras. La vibriosis es causada por una bacteria gran-negativa de

la familia Vibrionaceae. Los brotes pueden ocurrir cuando los factores

63

ambientales disparan la rpida multiplicacin de las bacterias que son toleradas

a bajos niveles dentro de la sangre del camarn (87), o por la penetracin de

bacteria a las barreras del husped. El exoesqueleto provee una barrera fsica

efectiva para los patgenos que tratan de penetrar la superficie externa de los

crustceos, as como en los intestinos anterior y posterior. Sin embargo, Vibrio

spp. estn entre las bacterias quitinoclasticas asociadas con la enfermedad de

la concha (14) y puede ingresar a travs de las heridas en el exoesqueleto o

poros (44 y 1). Las branquias parecen ser susceptibles a la penetracin

bacterial debido a que estn cubiertas por exoesqueleto delgado (93), El

intestino medio, compuesto por la glndula digestiva (DG) y el tronco medio

(MGT, frecuentemente referido como el intestino, ( 58), no est revestido por un

exoesqueleto y por consiguiente parece ser el sitio probable de penetracin de

patgenos presentes en el agua, alimentos y sedimentos (77 y 42).

Vibrio harveyi, una bacteria Gram negativa, es una de los importantes agentes

etiolgicos de las mortalidades masivas de los sistemas de crianza de larvas de

Penaeus monodon. Un gran nmero de laboratorios a lo largo de la lnea

costera de nuestro pas involucrada en la produccin de semilla de camarn

frecuentemente tienen problemas debido a la enfermedad bacteriana

luminiscente y sufren enormes prdidas econmicas.

64

Entre los Vibrio harveyi aislados, algunos son virulentos y otros no, sugiriendo

una gran variacin molecular y gentica en este grupo de bacterias. Los

mecanismos patognicos han sido recientemente atribuidos a los bacterifagos.

La vibriosis est presente en todo el mundo y en todos los crustceos marinos,

incluido los camarones que son los ms susceptibles. Las epizootias ocurren

todos los estados de vida, pero son ms comunes en los laboratorios. Las

mayores epizootias de vibriosis han sido reportadas para P. monodon en la

regin Indo-Pacifico, P. japonicus de Japn, y P. vannamei de Ecuador, Per,

Colombia y Amrica Central (53).

La vibriosis se expresa de diferentes formas de sndromes. Estos incluyen:

vibriosis oral y entrica, vibriosis de los apndices y cuticular, vibriosis

localizadas en las heridas, enfermedad de la concha, vibriosis sistmica y

hepatopancreatitis sptica (53).

La vibriosis es causada por varias especies de Vibrio, entre las que se incluyen:

V. harveyi, V. vulnificus, V. parahaemolyticus, V. alginolyticus, V. penaeicida (9 y

40). Existen reportes de vibriosis causados por V. damsela, V. fluvialis y otras

especies de Vibrio no definidas (53).

65

Las especies de Vibrio son parte de la microflora natural en los camarones

silvestres y de cultivo (86) y se convierten en patgenos oportunistas cuando los

mecanismos de defensa natural estn suprimidos (9). Ellos estn usualmente

asociados con mltiples agentes etiolgicos. Sin embargo, algunas especies de

Vibrio, o cepas de ciertas especies, han sido identificadas como patgenos

primarios (69, 50 y 16). Las cepas patognicas de V. harveyi, V. vulnificus y V.

parahaemolyticus han causado epidemias masivas en Tailandia (65) y Filipinas

(50). V. harveyi luminiscente parece liberar exotoxinas (56) y puede causar del

80 100% de mortalidad en los hatcheries de P. monodon (37). V. anguillarum,

V. campbelli, V. nereis, V. cholerae y V. splendidus han sido asociados con

brotes de enfermedades en camarones (13, 50, 22 y 79). La relacin entre la

luminicencia y la toxicidad de Vibrio carchariae es camarones fue investigado

por Tatsuya Nakayama en el 2005 (92).

Se presentan cinco tipos de enfermedades: necrosis de la cola, enfermedad de

la concha, enfermedad roja, sndrome de la concha suelta (LSS) y enfermedad

de intestino blanco (WGD) por la presencia de Vibrio spp. en P. monodon de los

estanques de cultivo en la costa de Andhra Pradesh (India). Entre estos, LSS,

WGD y la enfermedad roja causan mortalidades masivas en los estanques de

66

cultivo de camarn. Seis especies de Vibrio (V. harveyi, V. parahaemolyticus, V.

alginolyticus, V. anguillarum, V. vulnificus y V. splendidus) estn asociadas con

las enfermedades del camarn (41). La distribucin y composicin de especies

de bacterias luminosas en los hatcheries comerciales de camarones penaideos

fueron estudiadas (43). La observacin sobre la presencia de V. harveyi

(97.30%) y V. orientalis (2.70%) en el contenido de los intestinos de los

camarones evidencian que la fuente primaria de estas bacterias en un

laboratorio de camarn fue la materia fecal del stock de reproductores,

posiblemente durante el desove.

Signos Clnicos

Las mortalidades debido a la vibriosis se presentan cuando los camarones estn

estresados por factores como: Pobre calidad del agua, elevadas densidades,

alta temperatura del agua, baja concentracin del oxigeno disuelto y una baja

tasa de recambio de agua (51, 55 y 9). Las mayores mortalidades usualmente

se presentan en las postlarvas y camarones jvenes. Las larvas de P. monodon

sufren de mortalidades dentro de las 48 horas de una inmersin de desafo con

cepa de V. harveyi y V. splendidus (50). Las mortalidades relacionadas con la

vibriosis han sido reportados en P. monodon de talla comercial (2). Los

67

camarones adultos que sufren de vibriosis pueden parecer hipxico, mostrando

un enrojecimiento del cuerpo con branquias rojas o marrones, reduce la

alimentacin y puede ser observado nadando letrgicamente en el borde y la

superficie de los estanques (2 y 65). Vibrio spp. causa la enfermedad de los

apndices rojos, caracterizada por una coloracin roja de los pleopodos,

periopodos y branquias, en camarones juveniles y adultos, y pueden causar una

mortalidad de hasta 95% durante la estacin clida (13). La enfermedad de la

necrosis ocular es causada por V. cholerae. Los globos oculares de los

camarones infectados se vuelven marrn y se caen, la mortalidad se presenta

en pocos das (13).

Seis especies de Vibrio, incluido V. harveyi y V. splendidus causan

luminiscencia, el cual es visible durante la noche, en las postlarvas, juveniles y

adultos infectados (77 y 52). Las postlarvas infectadas pueden exhibir una

mortalidad reducida, reducido fototaxismo e intestinos vacios (13).

Patologa gruesa

Los camarones que sufren de vibriosis pueden presentar lesiones localizadas de

la cutcula que son tpicas de la enfermedad bacterial de la caparazn, las

68

infecciones localizadas en las heridas, perdidas de miembros, musculatura

blanda, infeccin localizada en el intestino o hepatopncreas y/o septicemia

general (52). Las lesiones de la enfermedad bacterial del caparazn son

marrones o negras y aparecen en la cutcula del cuerpo, apndices y branquias

(86).

Las postlarvas pueden presentar un hepatopncreas turbio (91). Las branquias

frecuentemente tienen un color marrn (2). La septicemia hepatopancreatitis

est caracterizada por la atrofia del hepatopncreas con necrosis multifocal e

inflamacin haemocitica.

El contenido de altas cantidades de V. parahaemolyticus o V. harveyi induce a la

unin y separacin de las clulas epiteliales de la lmina basal del MGT. Las

clulas epiteliales separadas no se presentan cuando hay bacteras no

patognica (probiticos) (13 y 31).

Patgenos como el Vibrio spp., que causan la separacin del epitelio en el MGT,

pueden generar una alta mortalidad en camarones, mediante la eliminacin de

dos capas que protegen al camarn de las infecciones: el epitelio y la membrana

peritrofica que secreta. En adicin, la prdida del epitelio puede afectar la

69

regulacin de agua y asimilacin de iones en el cuerpo (63 y 66).

Histopatologa

La vibriosis sistmica tpicamente resulta en la formacin de ndulos spticos

haemociticos en el rgano linfoideo, corazn y tejidos conectivos de las

branquias, hepatopncreas, glndula de la antena, nervios, telson y musculo (2,

64 y 44). Los hepatopancreas infectados pueden aparecer con pocas vacuolas,

indicando bajas reservas de lpidos y glicgeno (2). La vibriosis en P. monodon

est asociado con la formacin de esferoides en el rgano linfoide (65).

Diagnstico

El diagnstico de la infeccin de vibrio se basa en los signos clnicos y la

demostracin histolgica de la bacteria Vibrio en forma de varilla en las lesiones,

ndulos o hemolinfa. Los rganos internos y hemolinfa pueden ser estrujados en

un medio de agar marino general o selectivo para Vibrio (TCBS). Cuando se

investiga en postlarvas, todo el animal puede ser aplastado y rayado en una

70

placa de agar. Las colonias luminiscentes pueden ser observadas despus de

12 a 18 horas si se incuban a una temperatura de 25 a 30 oC.

El vibrio aislado puede ser identificado por varios mtodos, se incluyen la tincin

Gram, motilidad, una prueba de oxidasa, modo de utilizacin de la glucosa,

crecimiento en la presencia de NaCl, reduccin del nitrato y luminiscencia. Las

especies vibrio pueden ser identificadas rpidamente en el campo usando el

sistema API-20 NF el cual incluye el cultivo de colonias vibrio en un API-NFT y

cuentan las colonias de acuerdo a las direcciones del kit (53). Las pruebas de

sensibilidad antimicrobiana pueden ser usadas para identificar la vibriosis y

pueden implementarse usando el mtodo del disco Kirby-Bauer (DIFCO, 1986) o

el mtodo de Concentracin Inhibitoria Mnima (MIC) (53).

Transmisin

Las especies vibrio existen en el agua usada en las instalaciones de cultivo de

camarn (50) y el biofilm, el cual se forma en diferentes estructuras que estn

en contacto con el agua de laboratorio y camaroneras. La bacteria ingresa al

camarn va las heridas o grietas en la cutcula y son ingeridas con el alimento

71

(71 y 50). La principal fuente de V. harveyi en laboratorios parece ser el

contenido del intestino medio de las hembras en el grupo de reproductores, las

cuales estn mudando durante el desove (50).

2.3. Mecanismos de defensa en microorganismos a los cidos.

Las bacterias experimentan diferentes tipos de estrs en su vida diaria, a los

cuales deben adaptarse. Por ejemplo, una bacteria entrica tendr que

sobrevivir al pH extremadamente bajo del estmago y a la accin antibacteriana

de los cidos grasos de cadena corta presentes en el intestino. Un patgeno

intracelular, como Salmonella, tendr adems que tolerar episodios de bajo pH

cuando se encuentre en el interior del fago-lisosoma del macrfago.

El fenmeno de tolerancia inducida a estrs acdico fue descubierto inicialmente

en Escherichia y Salmonella, pero se ha generalizado despus a muchas otras

bacterias Gram (-) y Gram (+). El hecho fundamental de este mecanismo de

adaptacin estriba en que el crecimiento a un pH moderadamente acdico

induce la sntesis de protenas especficas, las cuales protegen a las clulas a

pH extremadamente cidos. Existen diferentes sistemas implicados,

dependiendo de la fase de crecimiento, medio de cultivo y tipo de estrs acdico

72

(88). Tal como poda esperarse, la respuesta a los cidos inorgnicos (efecto de

pH) es distinta e independiente de la desencadenada por cidos orgnicos

(efecto de la forma no disociada).

Nuestro conocimiento de los mecanismos de adaptacin a estrs acdico es an

muy incompleto, aunque ha habido un considerable progreso en los ltimos

aos en las enterobactericeas. La disminucin del pH extracelular acaba

provocando una disminucin del pH intracelular. Esto es debido a la difusin

pasiva de los protones, a pesar de que la membrana plasmtica de la clula es

bastante impermeable a estas molculas. La cada del pH intracelular activa la

expresin de genes que codifican descarboxilasas de aminocidos y estas

enzimas pueden elevar el pH interno, porque catalizan reacciones en las que se

consumen protones. Se han descrito 3 reacciones de descarboxilacin

asociadas a este fenmeno: el paso de glutamato a GABA, el de arginina a

agmatina y el de lisina a cadaverina. En todos los casos se consume un protn

por cada molcula de aminocido. Los nuevos productos as formados se

intercambian por un nuevo sustrato mediante mecanismos de tipo anti-porte.

Naturalmente, este mecanismo resulta caro para la clula desde el punto de

vista energtico.

73

Figura 11.-Reacciones de decarboxilacin de aminocidos asociadas al

estrs acdico (P. Rodrguez Valenzuela)

Adems, la disminucin del pH interno produce la acumulacin de dos

importantes protenas reguladoras: RpoS y PhoP. Estos reguladores controlan

distintos conjuntos de genes que estn implicados en la proteccin y reparacin

de macromolculas. Asimismo, en Salmonella typhimurium se ha descrito un

mecanismo fisiolgico de adaptacin a la accin antimicrobiana de cidos

grasos de cadena corta y esta resistencia inducida se ve reforzada en

condiciones de anaerobiosis, pH cido y exposicin prolongada a dichos cidos

(49).

74

2.4. Mtodo para determinar la eficiencia de un antimicrobiano:

Concentracin mnima inhibitoria.

La Concentracin mnima inhibitoria (MIC), en microbiologa, es la

concentracin ms baja de un antimicrobiano que inhibe el crecimiento visible

de un microorganismo despus de su incubacin. La concentracin mnima

inhibitoria es importante en diagnsticos de laboratorio para confirmar la

resistencia de microorganismos a un agente antimicrobiano y adems para

monitorizar la actividad de los nuevos agentes antimicrobianos.

Las concentraciones mnimas inhibitorias pueden ser determinadas mediante

mtodos de microdilucin en caldo, normalmente siguiendo las directrices de

centros de referencia tales como el CLSI (Clinical Laboratory Institute

Standards), BSAC (British Society for Antimicrobial Chemotherapy) o EUCAST

(European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing). Existen otros

mtodos basados en la difusin en agar, tales como difusin de discos, y tiras

de Etest. Las tiras de Etest son un mtodo cuantitativo de difusin en agar

comercializado por AB Biodisk, Solna, Sweden. Consiste en unas tiras de

plstico inerte que incorporan un gradiente de concentracin de antimicrobiano.

75

Cuando se depositan sobre las placas de agar inoculadas, el antimicrobiano

difunde en el medio, y tras la incubacin, se determina la CMI en el punto de

interseccin de la elipse de inhibicin del crecimiento.

En medicina, la concentracin mnima inhibitoria no slo se usa para determinar

la concentracin de antimicrobiano que recibir el paciente sino tambin el tipo

de antimicrobianos a utilizar, lo que a su vez reduce la oportunidad de

resistencia microbiana a agentes antimicrobianos especficos.

76

CAPTULO III.- Materiales y Mtodos.

En base a los resultados alentadores de las diferentes pruebas llevadas a cabo

con el uso de cidos orgnicos en diferentes especies animales, se decidi

realizar el estudio en la camaronera del Sr Luis Encalada, ubicada en la zona de

Cien Familias, Balao Chico, Guayas; buscando mejorar los resultados obtenidos

con diferentes protocolos de manejo anteriores.

El manejo tcnico estaba a cargo del Ing. Marco Noblecilla, siguiendo un

protocolo ya establecido por la gerencia, el cual consista principalmente del uso

de antibiticos cuando se presentaban los sntomas de enfermedades.

El objetivo era comparar los resultados tanto en verano como en invierno con el

uso de cidos orgnicos y el protocolo anterior, para ello se escogieron 6

piscinas al azar para cada estacin: 3 de prueba y 3 de control (Tabla 4);

77

procurando que no haya mucha diferencia con las reas, fechas y densidades

de siembra para verano (Tabla V) e invierno (Tabla VI).

Tabla IV: Diseo experimental del ensayo

Fuente: Investigacin realizada

|

CONTROL

PRUEBA

Pisc. 7B

Pisc. 5B

Protocolo

cido

Normal

orgnico

Pisc. 10 B

Pisc. 9B

Protocolo

cido

Normal

orgnico

Pisc. 8B

Pisc. 6B

Protocolo

cido

Normal

orgnico

78

Tabla V: reas de las piscinas seleccionadas y sus tratamientos en verano.

Fuente: Investigacin realizada

PISCINAS AREA (Ha.)

FECHA DE SIEMBRA

DENSIDAD DE SIEMBRA (Pl/Ha.)

DAS DE CULTIVO

PESO INICIAL (g)

PESO FINAL (g)

7B 11,7 2011-08-

09 100.000 106 Pl 12 13,20

CONTROL 10B 10,5 2011-08-

11 100.000 107 Pl 12 12,50

8B 9,2 2011-08-

30 100.000 110 Pl 12 16,00

PROMEDIOS 10,47 100000,00 108 13,90

5B 13,4 2011-08-

25 100.000 111 Pl 12 17,00

TRATAMIENTO 9B 8,95 2011-09-

08 100.000 106 Pl 12 12,10

6B 8,77 2011-09-

08 100.000 110 Pl 12 13,30

PROMEDIOS 10,37 100000,00 109 14,13

79

Tabla VI: reas de las piscinas seleccionadas y sus tratamientos en invierno

PISCINAS

AREA (Ha.)

FECHA DE SIEMBRA

DENSIDAD DE SIEMBRA (Pl/Ha.)

DAS DE CULTIVO

PESO INICIAL (g)

PESO FINAL (g)

7B 11,7 2012-01-

17 100.000 109 Pl 12 14,30

CONTROL 10B 10,5 2012-01-

15 100.000 104 Pl 12 11,50

8B 9,2 2012-01-

2