Metodos microbiologico sambiental

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METODOS MICROBIOLOGICOS 1. Aislamiento y cultivo de los microbios 2. Métodos de esterilización 3. Requerimientos nutritivos de los microbios 4. Medios de cultivo y como se preparan 5. Condiciones que se requieren para el cultivo de microbios

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AISLAMIENTO EN MEDIOS SÓLIDOS

• En el estudio microbiológico, el primer paso es la separación de la población mixta a un cultivo puro y luego su posterior identificación (familia, género, especie). Existen algunos métodos:• Cultivo en estrías simples y compuestas• Difusión en placa• Vertido en placa• Técnica del micromanipulador

Cultivo en estrías

• Transfiere de una población mixta a un tubo que contenga agua destilada estéril o salina.

• Estrías simples. Con una asa estéril se transfiere una alícuota a la placa efectuando estrías sin levantar el asa.

• Mediante un asa con hilo de platino previamente esterilizada en la llama de un mechero y enfriada en el agar, se deposita en un medio sólido, una pequeña cantidad de la muestra y se distribuye extendiéndola sobre ella.

• De este modo, las bacterias se van distribuyendo sobre la superficie del agar y separándose unas de otras.

• Los microorganismos se adhieren a la superficie del medio y se multiplican formando colonias.

• Cada una de estas colonias se ha originado a partir de la multiplicación de una sola célula.

• Al trasladar una de estas colonias aislada a una nueva placa (repique), se obtendrá un cultivo puro en el que todas las colonias presentarán las mismas características.

• Este sistema de siembra en estrías en placas de Petri con medios sólidos es el procedimiento habitual para aislar bacterias en cultivos puros.

Estrías simples.

• Se deposita el inóculo en cualquier zona de la placa.

• Se extiende el inóculo en forma continua sobre la superficie del medio de cultivo.

• Se debe evitar el no cubrir toda la superficie del medio de cultivo, ya que ello implicará una mala distribución del inóculo y debido a ello el crecimiento será compacto.

Estrías compuestas

• Se extiende el inóculo sobre una pequeña zona de la placa de Petri.

• Se esteriliza el asa para trazar dos estrías a partir del inóculo depositado. Una de ellas se hace sólo hasta el centro de la placa de Petri.

• Se vuelve a esterilizar el asa y se realizan una serie de estrías paralelas a las dos primeras.

• Luego de esterilizar el asa nuevamente, se hacen una serie de estrías perpendiculares a las dos primeras, pero comenzando desde el lado opuesto al depósito y sin llegar a tocarlo.

• Se parte de una población mixta y se prepara una suspensión microbiana

• Se coge con una pipeta una alícuota de la suspensión microbiana y se coloca una gota en el centro de la placa y luego con un dispersor se extiende en todas las direcciones. Esperar el aparecimiento de colonias y repetir hasta cultivo puro.

Difusión en placa

• El método del vertido en placa consiste en que por medio de un asa con hilo de platino se transfiere una pequeña cantidad de inóculo a partir de una suspensión bacteriana, esporas de un hongo, o de un cultivo mixto, a un tubo de agar nutritivo fundido y enfriado a 45°C (tubo a).

• El tubo se hace girar entre las manos para mezclar bien el material inoculado. Con una pipeta Pasteur se traslada una pequeña cantidad de la suspensión desde el tubo a al b y desde el b al c, mezclando bien después de cada traspaso.

• El contenido de los tubos a, b, y c, se vierte por separado en placas de Petri. Las placas de Petri se incuban a la temperatura deseada por un lapso de 24 a 48 horas, luego se examinan para buscar colonias aisladas.

• Para la obtención de un cultivo puro, se repica una colonia aislada a otra placa de Petri con medio nutritivo y se incuba por 24 a 48 horas a la temperatura deseada.

• La técnica de dilución seriada en medios líquidos es similar a la anterior, sólo que se utilizan medios de cultivos líquidos en tubos de ensayo.

Vertido en placa y dilución seriada

• El micromanipulador se utiliza asociado al microscopio y permite tomar un solo microorganismo desde una preparación en gota pendiente.

• A través del micromanipulador, el operador puede dirigir el movimiento de una micropipeta dentro de una gota pendiente y tomar una sola célula bacteriana que se transfiere a un medio apropiado para su desarrollo.

• Esta técnica se utiliza en estudio especializados como en genética y se requiere de mucha práctica y habilidad para trabajar con ella.

Técnica del micromanipulador

Aislamiento de hongos

a) Aislamientos a partir de micelio o esporulación.

• Con un asa previamente flameada en la llama del mechero y enfriada, se procede a extraer una pequeña cantidad de micelio o esporas del hongo y se depositan en la placa de Petri con medio de cultivo.

• Si el hongo a aislar careciera de esporulación o micelio, el sustrato se deja en una cámara húmeda durante 24 - 48 horas a 20°C.

b) Aislamientos a partir de cuerpos de resistencia o tejido

• Se lavan los cuerpos de resistencia (o tejido) en agua corriente.• Se depositan en una placa de Petri estéril que posea una

solución de hipoclorito de sodio al 10% durante 1 minuto. • El cuerpo de resistencia o tejido desinfectado se deposita en

una placa de Petri estéril que posea agua esterilizada y luego se pasa a otra placa con papel filtro también estéril con el objeto de secar el material.

• Cortar con la ayuda de un bisturí y pinza en trozos pequeños que luego se depositan en la placa de Petri con el medio de cultivo adecuado.

• Es necesario señalar que en el caso de aislamiento a partir de tejido, éste se realiza a partir de la zona de avance del hongo.

• Con el objeto de inhibir el desarrollo bacteriano en el aislamiento de hongos, se utilizan compuestos como los antibióticos, o ácido láctico al 25% (3-5 gotas por 100 ml de medio de cultivo estéril) que se adicionan al medio de cultivo.

ESTERILIZACION• Comprende todos los

procedimientos físicos, mecánicos y preferentemente químicos, que se emplean para destruir gérmenes patógenos.

• Métodos:Químicos: Con oxido de etileno Aldehídosgas-plasma de Peróxido de HidrogenoFísicos: Calor, RadiacionesFiltraciónAgentes esterilizantes y desinfectantes

Calor

• La utilización de este método y su eficacia depende de dos factores: el tiempo de exposición y la temperatura.

• Todos los microorganismos son susceptibles, en distinto grado, a la acción del calor. El calor provoca desnaturalización de proteínas, fusión y desorganización de las membranas y/o procesos oxidantes irreversibles en los microorganismos.

Métodos físicos

• El calor seco produce desecación de la célula, es esto tóxicos por niveles elevados de electrolitos, fusión de membranas.

• Estos efectos se deben a la transferencia de calor desde los materiales a los microorganismos que están en contacto con éstos.

• La acción destructiva del calor sobre proteínas y lípidos requiere mayor temperatura cuando el material está seco o la actividad de agua del medio es baja.

Calor seco

• Doble cámara, el aire caliente generado por una resistencia, circula por la cavidad principal y por el espacio entre ambas cámaras, a temperatura de 170º C para el instrumental metálico y a 140º C para el contenido de los tambores.

• Se mantiene una temperatura estable mediante termostatos de metal, que al dilatarse por el calor, cortan el circuito eléctrico.

Ventajas del calor seco: • No es corrosivo para metales e instrumentos. • Permite la esterilización de sustancias en polvo y

no acuosas, y de sustancias viscosas no volátiles.

Desventajas: • Requiere mayor tiempo de esterilización,

respecto al calor húmedo, debido a la baja penetración del calor.

Estufa

• El calor húmedo produce desnaturalización y coagulación de proteínas.

• Estos efectos se debe principalmente a dos razones:

• El agua es una especie química muy reactiva y muchas estructuras biológicas son producidas por reacciones que eliminan agua.

• El vapor de agua posee un coeficiente de transferencia de calor mucho más elevado que el aire.

Calor húmedo

Autoclave

• Se realiza la esterilización por el vapor de agua a presión. El modelo más usado es el de Chamberland.

• Esteriliza a 121º a una atmósfera de presión (estas condiciones pueden variar si se deja el material durante 15 a 30 minutos.

Equipo:

• Consta de una caldera de cobre, sostenida por una camisa externa metálica, que en la parte inferior recibe calor por combustión de gas o por una resistencia eléctrica, esta se cierra en la parte superior por una tapa de bronce.

• Esta tapa posee tres orificios, uno para el manómetro, otro para el escape de vapor en forma de robinete y el tercero, para una válvula de seguridad que funciona por contrapeso o a resorte.

Funcionamiento• Se coloca agua en la caldera, procurando que su nivel no

alcance a los objetos que se disponen sobre una rejilla de metal.

• Se cierra asegurando la tapa, sin ajustar los bulones y se da calor, dejando abierta la válvula de escape hasta que todo el aire se desaloje y comience la salida de vapor en forma de chorro continuo y abundante.

Tyndalización

• Esterilización por acción discontinua del vapor de agua, se basa en el principio de Tyndal.

• Las bacterias que resisten una sesión de calefacción, hecha en determinadas condiciones, pueden ser destruidas cuando la misma operación se repite con intervalos separados y en varias sesiones.

• Se efectúa por medio del autoclave de Chamberland, dejando abierta la válvula de escape, o sea funcionando a la presión normal.

• Puede también realizarse a temperaturas más bajas, 56º u 80º ocúpara evitar la descomposición de las sustancias a esterilizar, por las temperaturas elevadas.

Ventajas del calor húmedo: • Rápido calentamiento y penetración • Destrucción de bacterias y esporas en

corto tiempo• No deja residuos tóxicos • Hay un bajo deterioro del material

expuesto • Económico Desventajas: • No permite esterilizar soluciones que

formen emulsiones con el agua • Es corrosivo sobre ciertos instrumentos

metálicos

Esterilización por agentes químicos

• Agente químico para que sea efectivo debe ser tóxico y volátil.• El más usado es el oxido de etileno

H2C ---- CH2 O

• Incoloro, olor parecido al éter, punto de ebullición es de 10,7ºC• Peligro es muy inflamable. Se mezcal el oxido con CO2 o con el freón evita la

inflamación del diclorodifluormetano (CCl2F2) y lo reduce.Ventaja• Es muy tóxico incluso para las esporas y los animalesDesventaja• No usar los productos hasta después de 24 horas de ser esterilizada.Esta esterilización se realiza a 50 ºC y solo se usa para casos especiales como platos petri y

pipetas de plástico

Esterilización por filtración

• Es costoso y se usa para materiales sensibles al calor• Se usan membranas filtrantes con poros de un tamaño

determinado. El tamaño del poro dependerá del uso al que se va a someter la muestra (0,01- 10μ).

• Los filtros que se utilizan no retienen virus ni micoplasmas, estos últimos están en el límite de separación según el diámetro de poro que se utilice.

• La filtración se utiliza para emulsiones oleosas o soluciones termolábiles.

• Se usa para esterilizar aceites, algunos tipos de pomadas, soluciones oftálmicas, soluciones intravenosas, drogas diagnósticas, radiofármacos, medios para cultivos celulares, y soluciones de antibióticos y vitaminas.

Existen tres tipos básicos de filtros:

Filtros profundos o Filtros de profundidad

• Consisten de un material fibroso o granular prensado, plegado, activado, o pegado dentro de los canales de flujo.

• En este tipo de filtros la retención de las partículas se produce por una combinación de absorción y de retención mecánica en la matriz.

Membranas filtrantes• Tienen una estructura continua, y la retención se debe principalmente al tamaño

de la partícula. • Partículas más pequeñas al tamaño del poro quedan retenidas en la matriza del

filtro debido a efectos electrostáticos.

Filtros de huella de nucleación (Nucleoporo)

• Son películas muy delgadas de policarbonato que son perforadas por un tratamiento conjunto con radiación y sustancias químicas.

• Son filtros con orificios muy regulares que atraviesan la membrana verticalmente. Funcionan como tamices, evitando el paso de toda partícula con un tamaño mayor al del poro.

Esterilización por radiaciones

Su acción depende de: • El tipo de radiación• El tiempo de exposición • La dosis • Ionizantes• Producen iones y radicales libres que alteran las

bases de los ácidos nucleicos, estructuras proteicas y lipídicas, y componentes esenciales para la viabilidad de los microorganismos.

• Tienen gran penetrabilidad y se las utiliza para esterilizar materiales termolábiles (termosensibles) como jeringas descartables, sondas, etc.

• Se utilizan a escala industrial por sus costos.

Rayos Ultravioletas

• 150 a 3900 Aº (2650 Aº) • Son escasamente penetrantes y se

utilizan para superficies, se utilizan para la esterilización en quirófanos, se requiere de periodos largos y además es danino para los ojos.

• Afectan a las moléculas de DNA de los microorganismos.

Rayos Gamma

• (0,01 a 1 Aº). Producen iones y radicales libres que alteran las bases de los ácidos nucleicos, estructuras proteicas y lipídicas y componentes esenciales para la viabilidad de los microorganismos.

• Posee gran penetrabilidad, se esteriliza materiales termolábiles, jeringas descartables, sondas.

• Se utiliza a escala industrial por su costo. • Puede esterilizar antibióticos, vacunas, alimentos, etc.• Transmitida por compuestos isótopos radioactivos

Cobalto 60. Alto poder de penetración.• Radiaciones ionizantes extrae electrones y forma

iones letales. • Su empleo esta basado en los conocimientos sobre la

energía atómica.

(50000-1000000 Aº). Su empleo esta basado en los conocimientos sobre la energía atómica. Se aplica productos o materiales termolábiles y de importancia en el campo industrial. Antibióticos, vacunas, alimentos.

Rayos Infrarojos

Agentes esterilizantes

ANTISÉPTICOS

• Alcoholes• Yodo• Agentes catiónicos, aniónicos y anfóteros• Órgano mercuriales• Colorantes

DESINFECTANTES Y/O

ESTERILIZANTES

• Cloro y compuestos clorados• Aldehídos• Oxido de etileno• Compuestos fenólicos• Ácidos y álcalis

Elementos% peso

seco Función

Carbono 50% Constituyen los comp. orgánicos

Oxigeno 20% C.Org, Aceptor final e- en cadena respir.

Hidrógeno 8% Forma parte Comp.organ

Nitrógeno 14% Comp. Org, P,E, CoeE, A.N

Azufre 1% Comp. Org, P, CoeE, A.N

Fósforo 2% Comp. Org, A.N, Fosf, CoeE

  95%  

• 5% restante constituye, K, Mg, Ca, Fe, Mn, Co, (Na, Cl), (Cu, Zn, Mo)

• K. Catión inorgánico, actúa cofactor en reacciones orgánicas.

• Mg. Activador inorgánico de enzimas, en formación de ATP, componente de la pared y membrana celular y clorofila

• Ca. Cofactor en reacciones, Endosporas• Fe. Cofactor importante de la cadena

respiratoria siendo cofactor de los citocromos• Mn. Cofactor suele remplazar al Mg cuando es

necesario, interviene en reacciones del ATP• Co. Vitamina B12 importante en los S.V.• Na, Cl. Bacterias halofilas• Cu, Zn y Mo. Forman parte de ciertas enzimas

especiales como la nitrogenasa

CLASIFICACION DE LOS MICRO DE ACUERDO A REQUERIMIENTOS NUTRITIVOS

Los Seres Vivos, clasifican de acuerdo a dos criterios

a) Fuente de ∑b) Fuente de carbono

Luz Fotótrofos1. Fuente de energía Comp. Químicos Org e Inorg (Quimiot) CO2 Autótrofos

2. Fuente de carbono Comp. Orgánicos Heterótrofos Organismos Fotoautótrofos. Utilizan luz como fuente de energía Y el CO2 como fuente carbono Organismos Fotoheterótrofos Luz como fuente de energía Compuestos orgánicos como fuente de carbono

Organismos Quimioautótrofos.Compuestos químicos inorgánicos como

fuente de energía y CO2 como fuente de carbono (bacterias primitivas).

Organismos Quimioterótrofos.Compuestos orgánicos tanto como

fuente de energía y como fuente de carbono (microbios patógenos).

Organismos Potótrofos.Son aquellos que no requieren factores

de crecimientoOrganismos Auxotrofos.Son aquello que requieren factores de

crecimiento Organismos Copiótrofos.Requieren altos niveles de nutrientes Organismos Oligotrofos.Requieren bajos niveles de nutrientes

MEDIOS DE CULTIVOS

Es la sustancia o mezcla de sustancias que se utiliza para cultivar microbios la que proporciona nutrientes necesarios para el crecimiento de los mismos. Tipos de medios de cultivo

1. Medio sintético. La composición química exacta del cultivo es conocida es decir el tipo de molécula y la cantidad de todos los nutrientes. Ejemplo: bacterias quimioautótrofas que oxidan el azufre.

Azufre en polvo 10 gSulfato de amonio 0,4 gFosfato de potasio di básico 4 gCloruro de calcio 0,25 gSulfato de Mg heptahidratado 0,5 gSulfato de hierro 0,01 gAgua destilada 1000 ml

2. Medio complejo. (básico) la composición química exacta del cultivo no se conoce, es el mas utilizado y crecen la mayoría de microorganismos heterótrofos. Ejemplo: agar nutritivo que esta constituido por:

a. Extracto de carne. Proporciona al medio carbohidratos, compuestos orgánicos nitrogenados, vitaminas, sales. 3 g/lt.

b. Peptona. Compuesto resultante de la descomposicion de material proteico como: extracto de carne, leche, gelatina. La peptona es la principal fuente de N. orgánico para los microbios aporta con vitaminas y carbohidratos. 5 g/lt

c. Agar. Carbohidrato de estructura bastante compleja se extrae de algas rojas, solo es un agente solidificante. 15 g/lt. Extracto de carne + peptona = caldo nutritivo

3. Medio Enriquecido. Medio básico + una sust. Da lugar al crecimiento de heterótrofos fastidiosos. Ejm. Cuando a un medio básico se le añade extracto de levadura, al extracto se le prepara con agua destilada, se lo deja toda la noche y al día siguiente se lo recoge solo lo superficial.

4. Medio selectivo. Se obtiene cuando a un medio básico o enriquecido se le añade sust. Que permite el crecimiento de ciertos microbios pero no de otros. Ejm. Ciclohexamina. Crecimiento de bacterias

Estreptomicina. Crecimiento de hongos 5. Medio diferencial. Se obtiene cuando a un medio básico o

enriquecido se le añade sust. Que permite el crecimiento de microbios en una forma típica o que provoca algún cambio típico en el medio como resultado de crecimiento. Ejm. Si al medio se le añade azul de bromotimol (indicador de pH) el medio torna una coloración azul verdosa bien típica, cuando se inocula los microbios al medio se puede tornar azul o amarillo. Si el microbio produce álcali (base) se torna azul cuando el pH sube, si el medio produce ácido el medio se hace amarillo el pH baja.

• En otros casos se añade sangre al medio se torna rojo, pero si en este crecen bacterias hemolíticas, el medio se produce zonas claras ya que las bacterias destruyen los glóbulos rojos.

PREPARACION DE MEDIOS DE CULTIVOS

SUSTANCIAS NATURALES. Si el medio es una sustancia natural como la leche, lo único que se debe hacer es dispersar el medio sobre recipientes adecuados y esterilizar.• Mezcla de sustancias1. Pesar2. Disolver3. Medir el pH. No pH indicado 0,1 a 0,5 N de NaOH o

HCl4. Dispersar5. Esterilizar

CONDICIONES NECESARIAS PARA EL CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS

TEMPERATURA. Crecimiento esta en relación a la Tº, o el metabolismo esta en relación a la Tº.• Existen tres tipos de Tº• Tº óptima. Crecimiento máximo• Tº máxima. Crecimiento se detiene normalmente,

resulta la muerte de microbios por la coagulación de proteínas

• Tº mínima. Bajo crecimiento se detiene a diferencia de la máxima no mueren permanecen en refrigeración a 4 o 5ºC y no crecen.

Rangos de temperatura• Psicrófilos. Tº =< 0ºC – 15 a 20ºC• P obligados. No crecen a Tº > 20ºC• P facultativos. Crecen a Tº > 20ºC• Mesófilos. 25 y 40 ºC• Termófilos. Crecen Tº > 55ºC y óptima

45 a 60ºC• T obligados. No crecen < 37ºC• T facultativos. Crecen > 37ºC

OXIGENO• Aceptor final en la cadena respiratoria.

Atmósfera 20 – 22%. Gas altamente reactivo. SV necesitan para respirar

• Aeróbicos• Anaeróbicos• A. obligados. No crecen en oxigeno• A aerotolerantes. No oxigeno pero crecen

en presencia de oxigeno• A facultativos. Si hay oxigeno utilizan y si

no hay viven en el.• Microaerófilos. No utilizan el oxigeno que

esta al 22% porque es tóxico. Utilizan de 2 a 10%

Anaeróbico obligado

• Algunas alternativas• Uso de agente reductantes. Elimina

el oxigeno. Tioglocolato de sodio• La remoción mecánica del oxigeno.

Bomba extrae el oxigeno y se remplaza con N2, H2, CO2

• Reacción química. Mueve el oxigeno del recipiente en donde se hace el cultivo.

pH

• pH = 1/log (H+)• Prevenir el cambio de pH • Buffer. Parejas de sustancias que resisten el cambio

de pH. Fosfatos buffer fuente de fósforo para el crecimiento de microbios

• Pareja de sustancias el uno es una sal débilmente ácida y el otro es una sal débilmente básica.

• Acido. Sustancia que libera iones hidrógeno en el agua

• Base. Sustancia que libera iones OH en solución.• Una sal débilmente ácida es el fosfato de potasio

monobásica KH2PO4 y la sal débilmente acida es K2HPO4

COMO ACTUAN LOS BUFFER

• K2HPO4 + HCl KH2PO4 +KCl sal débilmente acida, mantiene el pH no cambia

• KH2PO4 + KOH K2HPO4 + H2O sal débilmente básica.• Los fosfatos neutralizan y no es tóxico para los microbios

y actúan como fuente de fósforo• Sin embargo en ocasiones la cantidad de ácido es muy

alto el fosfato buffer no es suficiente en este caso se usa.• Carbonatos insolubles. Carbonato de calcio CaCO3

H H

• CO3-2 HCO3

- H2CO3 CO2 + H2O

CULTIVO EN ESTRIAS

• Transferir una población mixta

Ventajas del calor seco

• No es corrosivo para metales e instrumentos.

• Permite la esterilización de sustancias en polvo y no acuosas, y de sustancias viscosas no volátiles.

Desventajas

– Requiere mayor tiempo de esterilización, respecto al calor húmedo, debido a la baja penetración del calor

Ventajas del calor húmedo

Rápido calentamiento y penetración

• Destrucción de bacterias y esporas en corto tiempo

• No deja residuos tóxicos • Hay un bajo deterioro del

material expuesto • Económico

Desventajas

• No permite esterilizar soluciones que formen emulsiones con el agua

• Es corrosivo sobre ciertos instrumentos metálicos