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? Indicá la diferencia entre un medio sólido y uno líquido.

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

¿Qué es la transferencia genética horizontal y en qué se diferencia de la herencia «vertical» de padres a descendencia? Nombrá sus tres mecanismos en bacterias.

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

Diferenciá un antibiótico bactericida de uno bacteriostático, poné un ejemplo de cada tipo (penicilina frente a tetraciclinas) y explicá 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)? Explicá 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. Razoná por qué (¿qué les falta para multiplicarse por su cuenta?) e indicá qué sistemas usan los laboratorios para cultivarlos (cultivos celulares, huevos embrionados).

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

Explicá, 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.

La gráfica representa la curva de crecimiento de un cultivo bacteriano cerrado, con sus cuatro fases señaladas con números (1 a 4). Nombrá cada fase y explicá qué ocurre con los nutrientes y los desechos en cada una.

Describí los tres mecanismos de transferencia genética horizontal bacteriana —conjugación, transformación y transducción— indicando qué vehículo transporta el ADN en cada caso y cuál interviene en la difusión de resistencias.

Explicá 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).

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

Compará la eficacia de la lejía, el alcohol al $70\ \%$ y el jabón frente a bacterias y frente a virus envueltos. Explicá 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. Explicá qué parámetros se controlan de forma continua (temperatura, pH, oxígeno disuelto, agitación, espuma) y razoná qué ocurre con el producto si se descontrolan dos de ellos a tu elección.

Diseñá 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.

Un paciente diagnosticado de gripe insiste en que le receten amoxicilina «por si la infección baja al pecho», mientras que un ganadero suministra tetraciclina en dosis bajas continuas en el agua de bebida de cerdos sanos para «acelerar su engorde y prevenir diarreas».

1. a) Rebatí desde la base bioquímica y citológica la exigencia del paciente: justificá por qué los antibióticos betalactámicos son totalmente inocuos para los virus y predecí qué impacto selectivo inmediato causará esa amoxicilina sobre la microbiota comensal del propio paciente.
2. b) Interpretá la práctica ganadera descrita desde la perspectiva de la selección natural: explicá por qué las concentraciones subterapéuticas y continuas representan el escenario óptimo para seleccionar bacterias resistentes frente a las dosis letales completas.
3. c) Explicá los mecanismos de transferencia horizontal (conjugación, transformación y transducción) mediante los cuales un gen de resistencia generado en una bacteria comensal del ganado puede acabar en una cepa patógena humana en un entorno hospitalario.

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.

La colistina es un antibiótico polipeptídico que desestabiliza la membrana externa de bacterias gramnegativas y que durante años se consideró un «último recurso» médico. En 2015 se detectó en granjas porcinas el gen mcr-1, capaz de conferir resistencia a la colistina, localizado en un plásmido conjugativo.

1. a) Justificá por qué el hallazgo del gen mcr-1 en un plásmido generó una alarma sanitaria mundial incomparablemente mayor que si la resistencia se debiera a una mutación puntual en el cromosoma bacteriano.
2. b) Durante décadas, la colistina se administró en dosis bajas continuas en el ganado porcino como promotor del crecimiento. Explicá desde la teoría de la selección natural cómo esta práctica zootécnica creó las condiciones idóneas para la selección y fijación del gen mcr-1.
3. c) Apoyándote en la estrategia «Una sola salud» (One Health), argumentá por qué la legislación prohibió el uso preventivo de la colistina en ganadería y rebatí la postura de un productor que alegue que «las bacterias del intestino del ganado no tienen forma de llegar a los pacientes de una UCI humana».

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

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

2. Análisis microbiano: Elaborá 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: Proponé 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: Redactá 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.