Ejercicios: Cultivo y control de microorganismos

¿Qué es un medio de cultivo y qué condiciones (nutrientes, temperatura, pH, oxígeno) se controlan al cultivar bacterias en el laboratorio? Indica la diferencia entre un medio sólido y uno líquido.

Diferencia esterilización, desinfección y antisepsia, y pon un ejemplo de situación (quirófano, mesa de la cocina, herida superficial) en la que se aplica cada una.

Explica qué es la técnica aséptica de trabajo en el laboratorio de microbiología y razona el sentido de dos prácticas concretas: flamear el asa de siembra hasta ponerla al rojo y trabajar cerca del mechero.

Diferencia un antibiótico bactericida de uno bacteriostático, pon un ejemplo de cada tipo (penicilina frente a tetraciclinas) y explica qué ocurre con la población bacteriana al suspender cada uno.

¿Qué es un antibiograma y cómo se realiza (discos de antibiótico sobre la placa sembrada)? Explica qué le informa al médico (sensible, intermedio, resistente) y por qué no debería recetarse un antibiótico sin esa información cuando es posible obtenerla.

Los virus no crecen en placas de agar. Razona por qué (¿qué les falta para multiplicarse por su cuenta?) e indica qué sistemas usan los laboratorios para cultivarlos (cultivos celulares, huevos embrionados).

Cita cuatro métodos de control microbiano en la industria alimentaria (pasteurización, esterilización UHT, refrigeración y congelación, salazón o curado) y explica el principio en que se basa cada uno (¿mata, inhibe o dificulta el crecimiento?).

Explica, aplicando la selección natural, cómo surge una población bacteriana resistente a un antibiótico cuando el tratamiento se abandona antes de tiempo, y por qué el antibiótico no «crea» la resistencia.

Explica en qué consiste la pasteurización (temperatura y tiempo, por ejemplo $72\ \text{°C}$ durante $15$ segundos), por qué no esteriliza el alimento (¿qué sobrevive?) y qué enfermedades históricas ayudó a controlar en la leche (tuberculosis, brucelosis).

Una bacteria se divide cada $20$ minutos. Partiendo de $1\,000$ células en fase exponencial, calcula cuántas habrá tras dos horas (¿cuántas generaciones caben?). Después, razona por qué el crecimiento exponencial no puede mantenerse en un cultivo cerrado (¿qué factores lo frenan?).

Muchos antibióticos son productos naturales de bacterias del suelo (estreptomicetos). Explica qué ventaja evolutiva le da a su productor fabricar un antibiótico (guerra química por los nutrientes) y analiza por qué el descubrimiento de antibióticos nuevos se ha ralentizado en las últimas décadas.

Compara la eficacia de la lejía, el alcohol al $70\ \%$ y el jabón frente a bacterias y frente a virus envueltos. Explica por qué el alcohol al $70\ \%$ desinfecta mejor que el alcohol casi puro (papel del agua en la desnaturalización de proteínas y en la penetración) y qué hace exactamente el jabón a una envoltura vírica lipídica.

Un biorreactor industrial produce yogur, cerveza o insulina a gran escala. Explica qué parámetros se controlan de forma continua (temperatura, pH, oxígeno disuelto, agitación, espuma) y razona qué ocurre con el producto si se descontrolan dos de ellos a tu elección.

Diseña un experimento para comparar la eficacia de dos desinfectantes frente a una bacteria de la piel: placas, controles, medición de halos de inhibición y criterios para concluir cuál es más eficaz, indicando las variables que mantendrías constantes.

En un taller de conservas caseras, dos grupos elaboran col fermentada (chucrut), cuya conservación depende de la microbiota láctica epífita (Leuconostoc y Lactobacillus):

• Grupo 1: Corta la col, añade un 2.5 % de sal común en peso, prensa la mezcla hasta que el líquido cubre por completo el vegetal y sella el bote impidiendo la entrada de aire, manteniéndolo a 20.0 °C. A las tres semanas el preparado tiene un pH de 3.6 y un olor ácido fresco.

• Grupo 2: Corta la col, no añade sal para «hacerlo más cardiosaludable», deja el tarro abierto al aire y añade agua caliente a 45.0 °C. A los 4 días, el pH se mantiene en 6,2, hay moho en la superficie y desprende un olor fétido.

1. a) Justifica el doble papel selectivo del 2.5 % de sal y de la inmersión anóxica en el procedimiento del Grupo 1 frente a bacterias competidoras de origen telúrico y enterobacterias.
2. b) Explica el cambio metabólico que produce la caída del pH hasta 3.6 y razona por qué este descenso inhibe el desarrollo de las endosporas de Clostridium botulinum, un bacilo anaerobio estricto que tolera la anoxigenia pero es sensible a la acidez.
3. c) Predice qué fallos bioquímicos y ecológicos provocó el protocolo del Grupo 2 y por qué la combinación de temperatura a 45.0 °C y presencia de oxígeno impidió la fermentación láctica espontánea.

Reto del tema. ¿Es tu cocina un medio de cultivo ideal para patógenos o un ambiente hostil digno de una arquea extremófila? Diseña un protocolo de bioseguridad alimentaria para tu hogar.

1. Toma de datos: Mide con un termómetro la temperatura interior de tu refrigeradora y de la mesa de la cocina, o consulta la temperatura actual de tu municipio en la web del INETER. Registra ambos valores (por ejemplo, $4.1\text{ }^\circ\text{C}$ y $21.8\text{ }^\circ\text{C}$).

2. Análisis microbiano: Elabora una tabla que compare el rango óptimo de proliferación de eubacterias mesófilas comunes frente a las adaptaciones de arqueobacterias extremófilas (psicrófilas o termófilas), deduciendo qué microorganismos prosperarían en cada zona medida.

3. Estrategias de control: Propón tres medidas de control del crecimiento bacteriano para alimentos cotidianos (como calor a más de $72.5\text{ }^\circ\text{C}$, salazón osmótica o refrigeración), explicando cómo alteran la viabilidad de la pared o membrana bacteriana.

4. Producto final: Redacta un informe breve de una página que recoja tus mediciones, la tabla comparativa eubacterias-arqueobacterias y tu protocolo razonado de conservación.

Se valorará:

• Registro riguroso de datos térmicos reales empleando la coma decimal.

• Diferenciación biológica correcta entre la fisiología de eubacterias y arqueobacterias.

• Justificación científica de los métodos de cultivo y control microbiano aplicados.