Bacteriología

Bacterias que afectan el tracto respiratorio.

Staphylococcus aureus.

La mayoría de las cepas de Staphylococcus son productoras de enzimas (nucleasas, lipasas, hialuronidasas y colagenasa), citotoxinas (hemolisinas), que contribuyen a transformar los tejidos del hospedador en substrato para crecimiento y desarrollo; también son productores de toxinas epidermolíticas y toxinas que conllevan al shock tóxico.

El habitat natural del Staphylococcus  es la piel, fosas nasales y garganta.

Los síndromes clínicos provocados por Staphylococcus aureus son: Infección de piel y partes blandas, neumonía, sialoadenitis, orzuelos, enfermedades por toxinas, meningitis e intoxicación alimentaria.

Para un diagnóstico adecuado de la patología que esta presentando el paciente, se recomienda hacer toma de muestra de: Fluido nasal, moco y fluidos corporales.

Los medios a sembrar son: Agar sangre, primario y caldo tripticasa.

Los medios de identificación son: Gram, catalasa, coagulasa, DNA-asa, novobiocina, API estafilococo y automatizado.

Descripción de las colonias en el medio de cultivo (agar sangre): Colonias redondas, borde irregular, cremosas, blancas o doradas con beta o alfa hemólisis.

Resultados del gram: Cocos gram positivos agrupados en racimos, a veces en cadena o diplococos, no hay formación de esporas.

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS.

• Fermentación de la glucosa: Positiva.
• Coagulasa: Positivo.
• Catalasa: Positivo.
• DNA-asa: Positivo.
• Temperatura óptima de crecimiento: 30 - 37 grados centígrados. 
• Fermentación del manitol: Positivo.
• Sensibilidad a la novobiocina: Sensible.
• Aerobios y anaerobios facultativos: Anaerobio facultativo positivo.

Antibiograma: Resistente a la penicilina.

Conclusiones: Cocos gram positivos agrupados en racimos, catalasa positivo, su identificación por coagulasa, DNA-asa, novobiociona y métodos automatizados.

Streptococcus pyógenes.

Estreptolisina O y S, estas toxinas que son bases de las propiedades beta hemolíticas, las "O" causa la respuesta inmune y le detección de anticuerpos, mientras que la "S" es capaz de causar lisis de eritrocitos, leucocitos y plaquetas.

El habitat natural del Strepttococcus pyógenes son la piel y las vías aereas superiores.

Los síndromes clínicos provocados por Strepttococcus pyógenes son: Faringitis, traqueitis bacteriana, otitis externa aguda, otitis media, sinusitis, faringoamigdalitis, glomerulonefritis y fiebre reumática.

Para un diagnóstico adecuado de la patología que esta presentando el paciente, se recomienda hacer toma de muestra de: Flujo nasal, amígdalas, oídos, fluidos corporales.

Los medios a sembrar son: Agar sangre y chocolate.

Los medios de identificación son: Gram, catalasa, bacitracina.

Descripción de las colonias: Después de 24 horasde incubación se observan colonias blancas con grandes zonas de beta hemólisis.

Resultados del gram: Cocos gram positivos en parejas y cadenas.

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS.

• Bacitracina: Sensible.
• Tipo de hemólisis: Beta hemolítico.
• Catalasa: Negativo.
• PYR: Postivo.
• Temperatura óptima de crecimiento: 37 grados centígrados.
• Trimetropim sulfa: Resistente.
• Hipurato de sodio: Negativo.
• CAMP: Negativo.

Antibiograma: Antibióticos S y R.

Conclusiones: El Streptococcus pyógenes es beta hemólitico, gram positivos, inmóviles, no forman esporas, no son productores de catalasa y son bacitracina positiva.

Streptococcus pneumoniae.

Forma parte de la flora bacteriana normal de la mucosa nasal y faríngea.

Los síndromes clínicos provocados por Streptococcus pneumoniae son: Otitis media, sinusitis, neumonía, otitis crónica, bronquitis y meningitis.

Para un diagnóstico adecuado de la patología que esta presentando el paciente, se recomienda hacer toma de muestra de: Esputo, sangre, secreciones bronquiales, aspirado transtraqueal.

Los medios a sembrar son: Agar sangre y agar chocolate.

Los medios de identificación son: Catalasa, gram, bacitracina.

Descripción de las colonias: Colonias redondas, mucosas y no pigmentadas, se rodean de un halo verdoso (alfa hemolítico).

Resultado del gram: Cocos gram positivos agrupados en cadenas cortas y diplococos.

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS.

• Optoquina: Sensible.
• Tipo de hemólisis: Alfa hemólisis.
• Catalasa: Negativa.
• Solubilidad en sales biliares: soluble a sales biliares.
• Temperatura óptima de crecimiento: 37 grados centígrados.
• Bilis esculina: No hidroliza la bilis esculina.
• Crecimiento en NaCl 6.5%: No hay crecimiento en este tipo de concentración.

Antibiograma: Sensible a la eritromicina, vancomicina y resistente a la tetraciclina.

Conclusiones: Bacteria gram positiva, agrupados en cadena, catalasa negativa con alfa hemólisis, soluble en sales biliares y a la optoquina.

Klebsiella pneumoniae.

Esta bacteria tiene la capacidad de producir enterotoxinas, presenta 2 antigenos en su superficie celular que son los Ags O (polisacarido) y el Ags K (polisacarido capsular), se considera una bacteria antifagocitaria.

El habitat natural de esta bacteria son las mucosas, la nasofaringe y el intestino de los animales.

Los síndromes clínicos provocados por Klebsiella pneumoniae son: Neumonía, abceso pulmonar, enfermedades del tracto urinario e infecciones en tejidos blandos.

Para un diagnóstico adecuado de la patología que esta presentando el paciente, se recomienda hacer toma de muestra de: Esputo, sangre, orina, líquidos y secreciones orgánicas.

Los medios a sembrar son: EMB, XLD, MackConkey, sangre.

Los medios de identificación son: Gram, catalasa, oxidasa, TSI, urea, MIO, LIA, citrato y automatizado.

Descripción de las colonias: Las colonias son de tamaño mediano, borde ondulado, superficie lisa, consistencia mucoide, opaco color morado rojizo.

Resultado al gram: Bacterias gram negativas en forma de bacilos agrupados en cadenas cortas.

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS.

• TSI y gas: Positivo (A/A+CO2).
• Oxidasa: Negativo.
• Indol: Negativo.
• Movilidad: Negativo.
• Temperatura óptima de crecimiento: 35 grados centígrados.
• Ureasa: Positiva.
• Ornitina: Negativa.
• Arginina y lisina: Negativo/Positivo.

Antibiograma: Resistente a la penicilina y cefalosporina.

Conclusiones: Bacilos gram negativos, fermentador de lactosa, aerobio facultativo, oxidasa negativa, inmóvil, TSI positivo (A/A+CO2).

Acinetobacter baumanii.

Esta bacteria es no fermentador, presenta una cápsula que inhibe la fagocitosis, no es productora de toxinas pero si produce bacteriocinas.

El habitat natural de esta bacteria es: El suelo, aguas contaminadas y se presenta pero en menor frecuencia en piel y mucosas.

Los síndrome clínicos provocados por Acinetobacter baumanii  son: Síndrome miasteniforme, septicemia y neumonía.

Para un diagnóstico adecuado de la patología que esta presentando el paciente, se recomienda hacer toma de muestra de: Esputo, orina, secreciones y líquidos orgánicos.

Los medios a sembrar son: Agar sangre, MackConkey y OF.

Los medios de identificación son: Agar sangre, oxidasa, MIO, TSI, urea, OF y gram.

Descripción de las colonias: Son colonias mucoides y convexas.

Resultado del gram: Se observan diplococos y coco bacilos gram negativos.

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS.

• Oxidasa: Negativo.
• Catalasa: Positivo.
• Movilidad: Negativa.
• Temperatura óptima de crecimiento: 33 - 35 grados centígrados.
• Ureasa: Negativa.
• Reducción de nitratos: Positiva.
• OF con dextrosa: Negativo.
• Arginina: Positivo.
• Aerobio estricto.

Conclusiones: Diplococos y bacilos gram negativos, no fermentadores de azúcares, aerobios estrictos, inmóviles, catalasa positivo y oxidasa negativo.

Serratia marcenses.

Esta bacteria presenta un antígeno somático (capasz de reproducirse rápidamente) y un antígeno flagelar (que puede estar en condiciones de portador).

Su habitat natural es: El tracto respiratorio alto, tracto urinario bajo y en ambientes y reservorios pobres en nutrientes.

Los síndromes clínicos provocados por Serratia marcenses son: Infecciones nosocomiales, infecciones en el tracto urinario, endocarditis, bacteremia, artritis y queratitis.

Para un diagnóstico adecuado de la patología que esta presentando el paciente, se recomienda hacer toma de muestra de:  Esputo y orina.

Los medios a sembrar son: Agar sangre, XLD, chocolate y MackConkey.

Descripción de las colonias: Colonias brillantes color rojo.

Resultado al gram: Bacilos gram negativos.

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS.

• Oxidasa: Negativo.
• Indol: Negativo.
• Movilidad: Positivo.
• Temperatura óptima de crecimiento: 35 grados centígrados.
• Arginina y lisina: Positivo.

Antibiograma: Sensible a la cefalexina, clotrimazol; esta bacteria presenta una resistencia innata a las polimixinas y tetraciclinas.

Conclusiones: Microorganismos aerobios gram negativos, su habitat natural es el suelo, son oxidasa negativo y móvilidad positiva.

Pseudomona aeruginosa.

En esta bacteria se encuentran toxinas como exotoxinas "A" y "S", enzimas hidrolíticas que degradan las membranas del tejido conjuntivo de varios órganos.

El habitat de esta bacteria es: El tracto respiratorio, ambientes húmedos y ambientes hospitalarios.

Para un diagnóstico adecuado de la patología que esta presentando el paciente, se recomienda hacer toma de muestra de: Esputo, sangre, líquido cefalorraquídeo.

Los medios a sembrar son: Agar, MackConkey y XLD.

Descripción de las colonias: Son colonias amarillas, redondas, planas, borde irregular, brillo metálico y mucoide.

Resultado al gram: Bacilos gram negativosen forma de bastón, se presentan en forma aislada de manera no esporulada.

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS.

• TSI: Positivo (K/K).
• Oxidasa: Positiva.
• Movilidad: Positiva.
• Temperatura óptima de crecimiento: 37 - 42 grados centígrados.
• Reducción de nitratos: Positiva.

Conclusiones: Bacilos gram negativos, aerobios, no fermentador, no produce H2S y oxidasa positivo.

Mycobacterium tuberculoso.

Los síndromes clínicos provocados por Mycobacterium tuberculoso son: TBC meninges, TBC  pleural, TBC renal, TBC intestinal, TBC pulmonar.

Para un diagnóstico adecuado de la patología que esta presentando el paciente, se recomienda hacer toma de muestra de: Esputo.

Los medios a sembrar son: Ogawa Kudoh.

Descripción de la colonias: Colonias rugosas, no pigmentadas, pequeñas, redondas, arenosas y confluentes.

Resultado al gram: Bacilos ácido alcohol resistentes.

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS.

• Catalasa: Positivo.
• Catalasa a temperatura ambiente: Positivo.

Conclusiones: Bacteria aerobia estricta, inmóvil, no esporulados, BAAR, niacina positivo, nitrato positivo y catalasa a temperatura ambiente positivo.

Aislamiento e identificación de bacilos gram negativos tipo enterobacterias y no fermentadoras, patógenos del tracto respiratorio. 

1. Enterobacterias: Oxidasa (-), MackConkey (+).
2. No fermentadores: Oxidasa (+) excepto acinetobacter. No presentan metabolismo oxidativo; generalmente no crecen en MackConkey ( o de crecer lo hacen de una forma muy pobre). Presentan bilis esculina +/-, urea +/-,  lisina y arginina +/-, movilidad +/-, nitratos y nitritos.

¿Qué es OF?

Oxidación fermentación, nos indica el tipo de metabolismo, se usa la glucosa de los sustratos y la transforma en CO2.

Aislamiento e identificación de cocos gram (+) catalasa (+).

Género: Staphylococcus, Micrococcus, Planococcus, Stomatococcus.

Se siembren en agar sangre de 18 - 24 horas.

Son UFC circulares, convexos, cremosos, blancos o dorados y  al gram se observan cocos gram (+) pares, triados y en racimos.

Al hacerle la prueba de coagulasa y ser positiva estamos hablando de bacterias como S. aureus, S. delphini.

Al hacerle la prueba de la novobiocina si el halo es mayor o igual a 16 son sensibles (S. epidermidis, S. warnerii); si el halo es menor a 16 es resistente.

TIPS

En la prueba de la catalasa si es (+) estamos hablando de un Staphylococcus.

En la prueba de la catalasa si es (-) estamos hablando de un Streptococcus.

Cuando las bacterias son tipo betalactamasas, son resistentes a la penicilina, pero cuando son negativas no son resistentes a la penicilina.

En la prueba de novobiocina (agar Mueller) se incuba la muestra a 37 grados centígrados sin CO2 y se hace una siembra masiva y se pone la novobiocina. Si el diametro es de 32mm es sensible, y se informa.

EJ: Staphylococcus sensible a la novobiocina.

Baciloscopia.

La basiloscopia es la búsqueda de BAAR en cualquier espécimen clínico.

El protocolo para la coloración de Ziehl Neelsen es la siguiente:

1. Fucsina (10 minutos).
2. Alcohol etílico (1 minuto).  
3. Azul de bromocresol (2 minutos).

Lectura:

• Negativo: No se observan BAAR en 100 campos.
• Positivo +: Menos de un BAAR en 100 campos observados.
• Positivo ++: De 1 - 10 BAAR en 52 campos observados.
• Positivo +++: Más de 10 BAAR en 20 campos observados. 

Calculo para hacer el recuento de BAAR:

Sumatoria de campos/100= Bacilos positivos.

Cultivo de mycobacterias.

Las micobacterias se siembran en agar Ogawa Kudoh, Lowenstein Jensen y Stonebrink.

Estos agares son preparados son sustancias de huevo, solución de sales y glicerina para fuente de carbono.

Formas de conservar la muestra.

• Fosfato trisódico al 10%: Mantiene viable la mycobacterias.
• Fosfato trisódico al 20%: Para la orina.
• Fosfato trisódico 10cm al 20%: Para 30cm de orina.  

Para los lectores que quieran profundizar en los temas estudiados, les dejamos una reseña bibliográfica que les permita un mejor estudio y entendimiento.

1. Murray P. Microbiología Médica. Quinta edición. 2006.
2. Nester E. Microbiología humana. Manual moderno. 2007.
3. Peters W. Atlas de medicina tropical y parasitología. Sexta edición. 2008.
4. Restrepo A. Fundamentos de medicina. Enfermedades infecciosas, sexta edición. Medellín, 2003. 

Microbiología y bioanalismo.

Bioquímica

Bioenergética.

La bioenergética se puede definir como el objetivo de la célula en transformar la energía química de los alimentos en energía biológicamente útil, para que la célula pueda cumplir sus funciones vitales.

Molécula de ATP. Estructura y función.

El ATP es un nucleótido almacenador de energía, con unas condiciones termodinámicas especiales que el permiten liberar energía almacenada para que la célula la utilice en el cumplimento de sus funciones vitales.

La molécula de ATP (Adenosin trifosfato), es una molécula macroérgica rica en energía; su función biológica es intermediar el flujo de energía entre los procesos catabolicos y procesos anabolicos.

Esta molécula tiene una capacidad de almacenadora de energía libre, la cual se debe a sus enlaces óxido - ácido. Estos enlaces son de tipo anhídrido que se forman en los procesos de fosforilación a nivel sustrato y en la cadena respiratoria.

NOTA: La molécula de ATP presenta una alta tensión intramolecular que es amortiguada por el ión Mg 2+.

Esta tensión molecular se debe a que tienen una carga neta de -3.8 aproximadamente, generada por las cargas negativas sobre el oxígeno del grupo fosfato. En consecuencia el ATP tiene una alta tendencia a hidrolizar sus enlaces óxido - ácido (con el fin de aliviar la tensión intramolecular), de aca sale su gran importancia biológica ya que la hidrólisis de una mol de enlaces óxido - ácido librea aproximadamente 7.3Kcal.

Oxidación biológica.

Proceso de oxidación por pérdida de hidrógeno; la oxidación biológica incluye todos los procesos intracelulares donde hay transferencia de equivalentes reductores (electrones e hidrogenos), desde un sustrato reducido -SH2 (rico en energía) hasta un intermediario capatador de equivalentes reductores (FAD, NAD+, FMN, NAD3+) para formar un Soxid (sustrato oxidado) y liberación de energía.

Tip

¿Cuáles son los aspectos que hacen que la célula aproveche el ATP como fuente de energía para cumplir sus funciones biológicas?

• La Célula degrada por oxidación.
• En el proceso metabólico se libera energía (proceso aerobio). 
• Cuando la célula respira oxígeno, esto debe ocurrir en la mitocondria.
• Se dan tres procesos aerobios acoplados: Transporte electrónico a través de la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

En el proceso de oxidación biológica, se liberan hidrogenos (ricos en energía potencial) que son captados por nucleótidos específicos (según el tipo de deshidrogenasa que catalice el proceso) asi:

• Hay deshidrogenesas ligadas al NAD+, lo que da a entender que este nucleótido hace las veces de coenzima.
• Deshidrogenasas ligadas al FAD, o sea que este nucleótido hace las veces de coenzima. En este caso las enzimas deshidrogenasas se llaman "flavoproteínas".  

En el NAD+ hay niacina (vitamina del complejo B). En el FAD hay riboflavina (vitamina del complejo B).

El nucleotido que recibe los H, se reduce (ej. NADH, FADH2) y su función biológica es transportar los H, hacia un conjunto de transportadores de equivalentes reductores (H, e-) llamado "cadena respiratoria" (conjunto transportador electrónico mitocondrial).

La cadena respiratoria transporta los equivalentes (H, e-) que ha recibido, hacia el oxígeno para reducirlo y formar agua, en el proceso llamado "respiración celular o mitoncondrial" (consumo de oxígeno por parte de la célula).

Simultaneamente con el consumo de oxígeno, se libera energía en la cadena respiratoria, que se utiliza para fosforilar ADP y formar ATP (utilizado por la célula para obtener energía y cumplir sus funciones vitales).

En este caso, de producir ATP a expensas de la energía liberada en la cadena respiratoria, se llama "fosforilación oxidativa".

Como un pequeño resumen podemos decir que:

1. El transporte de equivalentes reductores a través de la cadena respiratoria se acopla con el proceso de fosforilación oxidativa, respiración mitocondrial y consumo de oxígeno.
2. Los equivalentes reductores transportados por la cadena respiratoria tienen como destino biológico la reducción de oxígeno para formar agua.
3. Cundo la célula consume oxígeno (éste es reducido para formar agua) se produce el proceso de "respiración mitocondrial".
4. El proceso de "fosforilación oxidativa" es estrictamente aerobio y se da utilizando la energía que se libera a medida que transcurre la cadena respiratoria.

Cadena respiratoria.

Es un sistema de transporte equivalentes reductores hacia el oxígeno (e-, H) ubicado en las crestas de la membrana interna mitocondrial y asociado a procesos aerobios. Por su acción se produce ATP y se reduce al oxígeno para formar agua.

El funcionamiento de la cadena respiratoria tiene como rol biológico transportar equivalentes reductores que han sido liberados por sustratos reducidos por acción de deshidrogenasas específicas durante la oxidación biológica, hasta el oxígeno mitocondrial, para formar agua (en pequeño porcentaje de oxígeno y H2O2).

Como conclusión podemos decir que:

• En la cadena respiratoria se producen tres moléculas de ATP durante el transporte de 2e-s a través de la cadena respiratoria y se consume 1/2 de oxígeno y una molécula de agua (esto en el caso de una deshidrogenasa ligada al NAD+).
• El transporte electrónico a través de la cadena respiratoria se acopla a la síntesis de ATP en el proceso conocido como "fosforilación oxidativa" que ocurre a nivel de la FP1 (4Fe - S), a nivel de Cit b (Fe - S) y a nivel de la citocromo oxidasa. Sitios donde libera suficiente energía (>7.3Kcal) para fosforilar el ADP. El ADP atrapa energía al fosforilarse y formar ATP.
• La cadena respiratoria se asocia a la respiración mitocondrial, proceso aerobio en el cual el oxígeno es reducido a agua.

Sustancias que afectan la cadena respiratoria.

1- Agentes desacoplantes: Estos agentes lo que provocan es que se impida la fosforilación oxidativa desconectando el transporte electrónico, a través de la cadena respiratoria, eliminando el intermediario energético que se forma en los centros de fosforilación y así evitan que la energía liberada, en estos centros, se almacene en forma de ATP. También aumentan la respiración mitocondrial debido a la producción de calor, excediendo la capacidad fisiológica produciendo hipertemia.

2- Agentes inhibidores: Estos agentes bloquean el transporte de equivalentes reductores a través de la cadena respiratoria impidiendo el consumo de oxígeno.

3- Agentes ionóforos: Estos agentes forman complejos liposolubles con cationes (K+,Na+) permitiendoles atravesar fácilmente la membrana mitocondrial. La mitocondria utiliza la energía liberada en la cadena respiratoria para expulsar estos cationes y por lo tanto malgastan la energía para la fosforilación oxidativa.

Radicales libres.

Son especies químicas que tienen un electrón desapareado con capacidad de aparearse, lo que le confiere alta reactividad. Estos radicales recorren la célula tratando de ganar un electrón de moléculas estables, para estabilizarse, ocasionando reacciones en cadena que son incontrolables y que generalmente producen sustancias nocivas para la célula.

Los radicales libres se consideran tóxicos para la célula debido a que cuando estas respiran (consumen oxígeno) producen radicales libres del oxígeno, como OH y peróxidos perjudicando las células.

Aunque en algunas células como los linfocitos los radicales libres son beneficiosos porque participan en el mecanismo de defensa conocido como fagocitosis (mas adelante ampliaremos sobre la toxicidad de los radicales libres).

Formación de radicales libres y peróxidos.

1- A partir de hierro ferroso: Cuando el Fe2+ del grupo hemo de la hemoglobina reacciona con el oxígeno, con una probabilidad del 1% se puede formar el anión superóxido.

2- En la respiración mitocondrial: Se da cuando los equivalentes reductores, transportados por la cadena respiratoria, reducen el oxígeno para formar agua metabólica; en un pequeño porcentaje se produce O2-.

3- Durante la síntesis de prostaglandinas: El ácido araquidónico  por acción de la enzima ciclooxigenasa se convierte en prostaglandinas, con liberación de oxígeno.

4- En el proceso de la fagocitosis: Los macrófagos y los PMN durante los procesos de fagocitosis, incrementan el consumo de oxígeno ocasionando la liberación de radicales libres.

5- Durante la acción de las oxidasas de función mixta y del citocromo P450, se produce O2-.

6- Por radiación U.V.

7- Por acción de la xantín oxidasa que produce en presencia de O2- ácido úrico.

Toxicidad de los radicales libres.
Según una publicación de la revista Ateroma realizada en noviembre de 1992 se plantea que el blanco de los radicales libres es atacar el ADN, las proteínas y fosfolípidos insaturados de la membrana.
Su acción tóxica se resume en:

• Sobre el ADN, por peroxidación se modifican químicamente sus bases nitrogenadas, alterando su secuencia, lo que incide en los procesos de transcripción y traducción.
• Sobre las proteínas, por oxidación de sus grupos -SH a -S-S. El grupo -SH es un lugar activo de las proteínas.
• Sobre los fosfolípidos insaturados, actúan oxidando sus dobles enlaces con formación de hidroperóxidos, alterando su carácter hidrofilico y por lo tanto la bicapa lipídica de la membrana, provocando que se debilite.

Mecanismos de defensa contra los radicales libres.

1- Enzima superóxido dismutasa: Esta enzima es la encargada de degradar el anión superóxido.

2- Enzima catalasa: Esta enzima es la encargada de degradar los peróxidos.

3- Enzima glutatión peróxidasa: Esta enzima es la encargada de degradar los peróxidos.

También hay acción antioxidante de vitaminas, en este caso de las vitaminas E y C, la vitamina E reacciona con los radicales OH y O2-, formando el radical tocoferilo, que es estable y suspende la reacción en cadena. Este radical reacciona con la vitamina C, liberando la vitamina E y el radical ascorbato que es inocuo y se elimina fácilmente en la orina.

Estrés oxidativo.

Se considera estrés oxidativo cuando la acción oxidante de los radicales libres y peróxidos, no es contrarrestada por los antioxidantes, esto provoca que los oxidantes se acumulen llegando al estrés oxidativo, el cual se puede presentar desde la diabetes hasta el cáncer.

Procesos liberadores de energía.

La célula requiere un flujo permanente de energía para cumplir sus funciones vitales. La energía química de las biomoléculas es liberada en los procesos catabólicos y en parte es almacenada como ATP. Este se hidroliza  y libera energía biológicamente útil, conocida como energía libre de Gibbs, la cual se utiliza para cumplir funciones vitales.

Las células producen ATP, a través de los siguientes sistemas energéticos:

Sistema ATP - fosfocreatina.

Este es un sistema de liberación de energía en corto tiempo, que se da por una molécual rica en energía (el fosfageno) la cual se calienta para irrigar de sangre el músculo para que se de  la vasodilatación. 

  

Sistema glucolítico.
Este es un sistema de liberación de energía, el cual se da por el catabolismo o degradación de la glucosa, que es la principal fuente de energía de la célula.
Una elevada concentración de glucosa en sangre (hiperglicemia) es la señal bioquímica para que el páncreas segregue insulina. Esta hormona activa el transporte de la glucosa, desde la sangre hacia la célula.
Cuando la glucosa se degrada, sin consumo de oxígeno, es un proceso extramitocondrial y se conoce como glucólisis anaerobia o fermentación homoláctica. Cuando se degrada con consumo de oxígeno, es un proceso intramitocondrial y se reconoce como glucólisis aerobia o respiración.


Glucólisis anaerobía.
Es considerado un proceso degradativo rápido, con poca producción energética (osea poca producción de ATP). Los tejidos del eritrocito, los linfocitos, el intestino, los músculos del ojo, la médula renal y las fibras musculares tipo IIB, solo utilizan la glucosa como fuente de energía y en condiciones anaerobias.
La glucólisis anaerobia ocurre cuando se hace ejercicio fuerte y rápido;  después de este tipo de ejercicio se da una fermentación homoláctica porque su producto final es el ácido láctico el cual puede seguir varios caminos como:

• Ser reconvertido en piruvato por acción de la deshidrogenasa láctica.
• Difundirse hacia las células lejanas y ser fuente de energía.
• Vía sanguínea ir al hígado, donde es reconvertido en glucosa, en el llamado ciclo de cori.

El ácido láctico según algunos estudios es considerado tóxico debido a que esta asociado con el cansancio, fatiga y dolores musculares, cuando se acumula en el músculo; aunque hay algunas teorías que descartan éste efecto y consideran que esas molestias se deben a la acumulación de hidrogeniones a nivel muscular, lo que conlleva a su acídez.

Glucólisis aerobia.

La glucólisis aerobia o respiración, es un proceso intramitocondrial asociado al consumo de oxígeno y por tanto a la cadena respiratoria, la respiración mitocondrial y la fosforilación oxidativa, ej: Hígado, neurona, músculo cardíaco.

En este proceso el ácido pirúvico, proveniente de la degradación citosólica de la glucosa, es transportado al interior de la mitocondria donde oxida al Acetil - Coenzima A (por acción de piruvato deshidrogenasa); por cada molécula de Acetil - Coenzima A que se degrade en el ciclo de Krebs se producen: 2CO2, 1ATP, 3NADH y 1FADH2.  Estos dos últimos nucleótidos reducidos se reoxidan en la cadena respiratoria y se asocian a la producción de ATP en la fosforilación oxidativa.

En resumen por cada molécula de glucosa que se degrade en condiciones aeróbias se producen aproximadamente  38ATP.

Si hablamos del ejercicio asociado a la degradación de la glucosa podemos decir que:

• En los primeros 10 - 15 segundos iniciales predomina como fuente energética el sistema ATP - PCr.
• Los primeros 30 segundos es 80% - 20% anaeróbico - aeróbico.
• Entre les 60 y 90 segundos es 45% - 55% anaeróbico - aeróbico.
• Entre los 120 y 180 segundos es 30% - 70% anaeróbico - aeróbico.
• Más de 180 segundos a una intensidad de esfuerzo baja, predomina la energía de fuente aeróbica. En los trotes de alta exigencia predomina la fuente energética anaeróbia.

Sistema glucogenolítico o glucogenólisis.

Cuando hay ingesta rica en carbohidratos, el hígado y el músculo esquelético, reciben abundante cantidad de glucosa, que se almacena en forma de glucógeno; este proceso es llamado glucogénesis el cual es promovido por la insulina.

El glucógeno; es por tanto una reserva de glucosa para situaciones como la hipoglicemia ocasionada por el ayuno prolongado. La glucogenólisis hepática produce glucosa, porque en este tejido se encuentra la enzima glucosa-6-fosfatasa, que cataliza el paso de glucosa-6-P a glucosa, la cual va a otros tejidos en caso de ayuno.

La glucogenólisis hepática es promovida por la adrenalina y el glucagón.

La glucogenólisis hepática y muscular están reguladas por hormonas:

• La insulina deprime la glucogenólisis tanto hepática como muscular.
• La adrenalina la incrementa.
• El glucagón incrementa la glucogenólisis en el hígado y es una hormona pancreática.  

Microbiología y bioanalismo.

Microbiología

Técnica de recuento bacteriano.

(UFC/mL)

Los estudios microbiológicos del suelo muestran que este es un excelente hábitat para numerosos microorganismos, en particular si esta cultivado o mejorado. En el suelo, medio natural para el desarrollo de las plantas, habitan comunidades diversas y complejas de algas, bacterias y hongos. Estos microorganismos, junto con los virus y los componentes de la microfauna (amebas, flagelados, nematodos, y otros) forman la microbiota del suelo y aunque se estima que existen unas 30.000 especies de bacterias y 1.500.000 hongos, solo se han identificado entre el 8% y 10%, respectivamente. Los microorganismos del suelo son los responsables de tomar y descomponer los compuestos orgánicos de origen vegetal y animal, que se incorporan en el suelo en virtud de acciones biológicas naturales, como los azúcares, aminoácidos, celulosa, ligninas, proteínas, grasas, ceras y pigmentos que dejan en libertad componentes orgánicos e inorgánicos solubles; algunos de los componentes inorgánicos sobre todo el amoníaco, pueden ser utilizados por los vegetales como fuente de nitrógeno.

La diversidad biológica de un suelo, está dada por la variedad y cantidad de especies de organismos que en él se encuentra, su análisis permitirá establecer el estado de sanidad o vitalidad que posee y posiblemente determine las clases de organismos que puedan causar algún tipo de daño a las especies que se tienen plantadas. Así mismo, ofrece pautas para establecer un manejo que busque la sostenibilidad en el agroecosistema. Si se tiene en cuenta que la microbiota del suelo es un recurso natural renovable y se analizan las funciones que los microorganismos son capaces de desarrollar en los sistemas suelo - planta, se deduce la trascendencia de los componentes biológicos del desarrollo sostenible en el contexto agroforestal. En efecto, hoy se acepta que la sostenibilidad tanto de los ecosistemas naturales como agroecosistemas, depende del equilibrio entre los componentes biológicos del suelo; razón por la cual la investigación en microbiología del suelo está adquiriendo un inusitado interés en el contexto de sostenibilidad de los sistemas suelo - planta. La rizosfera del suelo es una zona donde se desarrollan la interfase raíz - suelo y los microorganismos están en la interacción con las raíces de las plantas y los constituyentes del suelo.

RECUENTO DE MICROORGANISMOS POR DILUCIONES SERIADAS.

Frecuentemente las muestras en estudio tienen un número elevado de microorganismos, por lo tanto se requiere diluirlas para poder contarlos. Para ello se realizan diluciones seriadas, que posteriormente se siembran en placas con medio de cultivo.

Esta técnica de recuento nos permite conocer el número de microorganismos viables en una determinada muestra. La viabilidad en microbiología se define como la capacidad del microorganismo para multiplicarse en un medio sólido formando una colonia. Debemos tener en cuenta que las condiciones concretas del ensayo pueden limitar la capacidad de reproducción de algunas de las células viables de la muestra inicial. Es fundamental procurar que la viabilidad inicial no se vea afectada por el procedimiento experimental, intentando mantener los microorganismos en las mismas condiciones ambientales a la que están adaptados. También es muy importante no aumentar la carga microbiana inicial, por lo que todas las manipulaciones se deben realizar en condiciones de esterilidad.

El recuento se obtiene contabilizando el número de colonias en cada caja, se promedian y se multiplican por el inverso de la dilución, de esta forma se obtiene el número de unidades formadoras de colonia (UFC/g) en 20g de suelo. Para la identificación y evaluación de algunos géneros de bacterias se procede a la observación de las colonias, teniéndose en cuenta la morfología de la colonia, forma, color, aspecto de acuerdo con particularidades específicas.

PROCEDIMIENTO.

En esta parte vamos a poner cual es el procedimiento que se debe de hacer con una muestra para realizar el recuento bacteriano.

1. Homogenizar la muestra problema y pesarla.
2. En un erlenmeyer de 500mL, mezclar los gramos que se pesaron de la muestra problema con 180mL de agua destilada estéril y homogenizar.
3. Tomar 1mL de la muestra problema con una pipeta estéril y añadir a un tubo con 9mL de agua destilada estéril. Esta dilución es 1/10.
4. Agitar el tubo para homogenizar totalmente la suspensión. De esta forma hemos considerado diluir la muestra inicial 10 veces.
5. Repetir la operación a partir de la misma dilución para conseguir la dilución 10 a la -2, se transfiere al siguiente tubo 1mL, quedando una dilucion 10 a la -3 y así sucesivamente.
6. Sembrar al menos 2 placas de agar nutritivo (AN), con 0.1mL de cada una de las 3 últimas diluciones realizadas. Este inoculo debe extenderse de forma homogénea por toda la superficie de la placa, para lo cual se utiliza un rastrillo bacteriológico esterilizado.
7. Incubar las cajas 25 grados centígrados por 48 - 72 horas.
8. Contar las colonias de las placas que presentan un número entre 30 - 300, un número mayor de 300 colonias puede ser excesivo para poder contar exactamente.
9. Calcular con estos datos el número de UFC/g de la muestra.   

Microbiología y bioanalismo.

Bioquímica

Enzimas.

Las enzimas son proteínas las cuales tienen la función de ser catalizadores biológicos para acelerar el proceso celular.

Entonces podemos decir que: Una enzima es una proteína, y que su función biológica es actuar de catalizador.

De lo que se ha dicho podemos concluir que el trabajo de una enzima es transformar rápidamente el sustrato en un producto.

• Características especificas de las enzimas. 

Son los catalizadores más eficientes: Se consideran a las enzimas como muy eficientes debido a que las reacciones celulares donde las enzimas actúan ocurren a una velocidad de un millón de veces más alta de lo que sería en su ausencia (en ausencia de una enzima la reacción demora 1 segundo, si la enzima actuara en la reacción esta demoraría una millonésima de segundo).

Especificidad de acción: Para la transformación de un sustrato en un producto corresponde a una enzima especifica (para cada sustrato hay una enzima).

Las enzimas son controladas por:

1. Inducción y represión genética.
2. Por acción de hormonas.
3. Por acción de intermediarios bioquímicos.
4. Por acción de otras enzimas.
5. Por acción del producto final.

NOTA: Todo lo que ocurre en la célula es controlado, cuando no es controlado se presenta una enfermedad.

• Clasificación y nomenclatura enzimática. 

Oxido - reductasas: Estas enzimas catalizan la reacción de óxido-reducción. Como ejemplo podemos citar las deshidrogenasas las cuales catalizan procesos donde un sustrato pierde hidrógeno.

Transferasas: Estas enzimas catalizan la transferencia de grupos químicos de un sustrato a otro. Como ejemplo podemos citar las transaminasas, fosfotransferasas y aldotransferasas.

Hidrolasas: Estas enzimas catalizan el rompimiento de enlaces químicos, con la intervención del agua. Como ejemplo podemos citar las enzimas digestivas que catalizan la digestión. 

Liasas: Estas enzimas catalizan el rompimiento de enlaces carbono - carbono, carbono - oxígeno, carbono - nitrógeno, etc.

Isomerasas: Estas enzimas catalizan la interconvención de isómeros.

Ligasas: Estas enzimas catalizan la unión de dos sustratos a expensas de la energía de hidrólisis del ATP.

• Especificidad enzimática y sitio catalítico.

La especificidad de una enzima es muy importante porque ciertas enzimas presentan una especificidad absoluta, osea que catalizan una sola reacción, por lo cual inciden en solo un tipo de enlace.

Cuando la enzima interactúa con su sustrato, presentan cambios conformacionales y configuraciones que determinan la aparición del "sitio catalítico" de la enzima, donde se acopia el sustrato, facilitando la transformación del sustrato a producto.  

El esquema representa el proceso de acción enzima - sustrato:

Se concluye que el "sitio catalítico" de una enzima es un sitio activo, de su superficie proteica, representado por una seria de residuos que se arreglan y configuran cuando la enzima interactúa con su sustrato, favoreciendo su acople mediante interacciones químicas como acción ácido - base, que originan la formación de productos y la recuperación de la enzima.

• Tipos de enzimas.

Enzimas Michaellianas: Este tipo de enzimas interactúan sobre un solo tipo de sustrato.

Enzimas alostéricas: Son enzimas oligomericas y presentan un sitio catalítico, sitios activos donde puede acoplarse el sustrato u otros solutos, llamados "moduladores". Estos sitios activos, diferentes al sitio catalítico llaman "sitios alostéricos".

La presencia de un modulador en un sitio alostérico, modifica la actividad catalítica de la enzima. Se estipula que un modulador tiene efectos positivos (efector +) cuando por su acción, se aumenta la actividad enzimática y efectos negativos (efector -) cuando por su acción se deprime la actividad enzimática.

Las enzimas alostéricas presentan doble comportamiento:

1. Homotrópico: El sustrato es a la vez modulador.
2. Heterotrópico: El modulador es una molécula diferente del sustrato. 

Por lo tanto la importancia de las enzimas alostéricas, como reguladores metabólicos, radica en su alta sensibilidad a los pequeños cambios en el sustrato y de hay su rápida acción reguladora.

Enzimas reguladas: Su actividad biológica se debe a cambios en su estructura molecular, por acción de otras enzimas.  

• Inhibición enzimática.

Muchas sustancias interfieren en la actividad catalítica de las enzimas; ya sea incrementándola o disminuyéndola. La acción de un inhibidor implica la unión de éste a alguna forma de la enzima, lo que ocasiona la pérdida total o parcial de su actividad catalítica.

En este tema se dio un paneo general de lo que son las enzimas, si se quiere profundizar en el, se recomienda la siguiente bibliografía:

1. Bioquímica de Lehninger.
2. Bioquímica de Horton.
3. Bioquímica de Harper.
4. Bioquímica de medica.
5. Bioquímica de Bohinski.

Microbiología y bioanalismo.