Practica_1_Factores Fisicos y Quimicos en El Desarrollo Celular

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Subsecretaria De Educacin Superior

Tecnolgico Nacional De Mxico

Instituto tecnolgico de Tuxtla Gutirrez Chiapas

Departamento de ingeniera Qumica y Bioqumica

Ingeniera Bioqumica

Materia:

Microbiologa

Catedrtico:

QBP. Aura Flores Prez

Reporte de Prctica n1:

Efecto de los factores fsicos y qumicos sobre el desarrollo microbiano.

Presentan:

Araujo LLaven Carlos Mario

Garca Cruz Damaris Itzel.

Gonzales Hernndez Arnulfo

Ovando Ovando Cesar Ivan

Silva Garca Yarabi Cecilia

Tuxtla gutierrez Chiapas. Viernes 06 de marzo de 2015

2

ndice

Objetivo 3

Introduccin.. 4

Materiales y mtodos 6

Resultados y discusin 8

Conclusiones. 10

Bibligrafa.. 14

Anexos . 15

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Objetivo general.

Determinar el efecto de los factores fsicos y qumicos sobre el desarrollo de la poblacin celular.

Objetivos especficos.

Determinar los niveles de contaminacin del laboratorio como mtodo de control

Determinar los efectos de la temperatura de inoculacin en el desarrollo microbiano.

Determinar los efectos del pH sobre el desarrollo celular.

Determinar la capacidad de inhibicin de diferentes compuestos qumicos sobre el

desarrollo celular.

Introduccin.

En la vida diaria controlar el desarrollo microbiano es de gran importancia para el profesional que

trabaja con organismos vivos, o bien con materiales estriles. Es importante conocer el

fundamento de las diferentes tcnicas y aplicarlas correctamente, algunos de los factores fsicos

que se utilizan para esterilizar es utilizar una temperatura elevada, en un medio hmedo y con

presin dentro del recipiente como es el caso de la autoclave la cual usado de manera correcta

inhibe el desarrollo por completo de todo microorganismo. Sin embargo este mtodo es limitado

al momento de tratar con instrumentos o reactivos sensibles al calor o de fcil volatilizacin.

La modificacin de los valores de pH en los microorganismos altera su actividad metablica e

incluso la puede inhibir, las diferentes temperaturas influyen en el crecimiento de los organismos

el efecto se observa desde las temperaturas bajas donde se disminuye la velocidad de reaccin

hasta la inactivacin en las enzimas, o desnaturalizacin debido a un aumento en la temperatura

como la usada en los hornos para esterilizar.

As pues de igual manera se propone probar el efecto de algunos compuestos qumicos que se

emplean como antimicrobianos, dejando abierta la propuesta para probar el efecto de algn

extracto vegetal con propiedades bacteriostticas o bactericidas.

En relacin a los compuestos propuestos en la bibliografa por su efecto desinfectante son:

metales pesados, halgenos, desinfectantes comunes como fenol, benzal, alcohol. Determinando

si el efecto es bactericida o no, y la eficacia de los compuestos probados observando su efecto

en el crecimiento microbiano.

Cuando una clula aislada comienza a crecer sobre un substrato slido, el resultado del

crecimiento al cabo del tiempo es una colonia. Se denomina unidad formadora de colonia (UFC) a

una clula viva y aislada que se encuentra en un substrato y en condiciones ambientales

adecuadas y produce una colonia en un breve lapso de tiempo.

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Desde el punto de vista microbiolgico, un microorganismo muere cuando pierde de forma

irreversible la capacidad de dividirse. El fundamento de esta definicin es que si un

microorganismo ha perdido la capacidad de dividirse no podr formar una colonia sobre un medio

de cultivo y no ser posible detectar su presencia por los mtodos microbiolgicos tradicionales.

Es decir: cuando no se produce aumento en el nmero de microorganismos no hay crecimiento.

Sin embargo, un microorganismo puede estar muerto desde el punto de vista microbiolgico y

continuar desarrollando una actividad metablica que se traduzca, por ejemplo, en liberacin de

toxinas.

El crecimiento de los microorganismos est influenciado por factores fsicos y qumicos. Los

principales factores que afectan al crecimiento son:

Temperatura

pH

Disponibilidad de agua (Presin osmtica)

Oxgeno

Efecto de la temperatura

Cada microorganismo tiene una temperatura

de crecimiento adecuada. Si consideramos la

variacin de la velocidad de crecimiento en

funcin de la temperatura de cultivo, podemos

observar una temperatura mnima por debajo

de la cual no hay crecimiento; a temperaturas

mayores se produce un incremento lineal de la

velocidad de crecimiento con la temperatura de

cultivo hasta que se alcanza la temperatura

ptima a la que la velocidad es mxima. Por encima de esta temperatura ptima, la velocidad de

crecimiento decae bruscamente y se produce la muerte celular.

pH

Es un parmetro crtico en el crecimiento de

microorganismos ya que cada tipo de microorganismo

tiene un rango de pH en el que puede vivir

adecuadamente, fuera de este rango muere.

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Compuestos qumicos

Existen ciertas sustancias qumicas que influyen negativamente sobre las bacterias, pudiendo

ejercer dos tipos de efectos diferentes:

bacteriostticos: cuando impiden el crecimiento bacteriano;

bactericidas: cuando destruyen (matan) las bacterias.

En general, no slo nos referimos a las bacterias, sino a cualquier tipo de microorganismos,

hablamos respectivamente de agentes microbiostticos y microbicidas. Ahora bien, para una

misma sustancia qumica, la lnea de demarcacin entre un efecto microbiosttico y otro

microbicida depende muchas veces de la concentracin de dicha sustancia y del tiempo durante el

que acta.

Cmo podemos saber que un microorganismo est muerto? El nico criterio vlido es la

prdida irreversible de la capacidad de divisin celular, es decir, de la prdida de viabilidad, y se

suele comprobar empleando tcnicas con placas de Petri (es decir, confirmando que no crecen en

medios slidos adecuados).

Agentes esterilizantes: son aquellos que producen la inactivacin total de todas las formas de vida

microbiana (o sea, su muerte o prdida irreversible de su viabilidad). (Tambin existen agentes

fsicos esterilizantes, como ya vimos en los dos captulos anteriores).

Agentes desinfectantes (o germicidas): son agentes (sobre todo qumicos) antimicrobianos

capaces de matar los microorganismos patgenos (infecciosos) de un material. Pueden (y en

muchos casos suelen) presentar efectos txicos sobre tejidos vivos, por lo que se suelen emplear

slo sobre materiales inertes.

Agentes antispticos: son sustancias qumicas antimicrobianas que se oponen a la sepsis o

putrefaccin de materiales vivos. Se trata de desinfectantes con baja actividad txica hacia los

tejidos vivos donde se aplican.

Quimioterpicos: son compuestos qumicos con actividad microbicida o microbiosttica, con una

toxicidad suficientemente baja como para permitir su administracin a un organismo superior, en

cuyos fluidos corporales y tejidos permanece estable un cierto tiempo a concentraciones tales que

los hace eficaces como antimicrobianos dentro del organismo.

Todos los das usamos agentes qumicos para controlar el crecimiento microbiano: detergentes y

jabones para el cuerpo y la ropa, cloracin de las aguas potables, antispticos para la piel y el

tratamiento de heridas, desinfectantes para tratar superficies en la industria y en los laboratorios,

quimioterpicos y antibiticos para tratar enfermedades bacterianas, etc.

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Materiales y mtodos.

A continuacin se enlistan los materiales, los reactivos y el material biolgico que fueron

empleados para el desarrollo de la prctica:

Tabla 1: materiales y reactivos empleados en esta Prctica.

Microorganismo.

Para el desarrollo experimental se emple una cepa bacteriana de Escherichia coli donada por el

cepario del laboratorio de microbiologa del instituto tecnolgico de Tuxtla Gutirrez la cual se

inoculo en caldo nutritivo para las pruebas fsicas y en agar nutritivo para las pruebas qumicas. El

procedimiento se desarroll de la siguiente manera y siguiendo diferentes experimentos.

Efecto de la temperatura

Para este experimento se incub a diferentes temperaturas por 482 horas siguiendo el desarrollo

del esquema 1. Luego de este tiempo se midi la turbidez y se enumer del ms turbio al menos

turbio. La turbidez en el medio es un indicativo de la poblacin celular pues la turbidez es

proporcional a la masa de las partculas en suspensin (clulas) y su medida nos permite estimarla.

Materiales Reactivos Material biolgico

Tubos de 16 X 150 con tapn de rosca

Cajas de Petri estriles. Hisopos estriles. Asa y porta asa. Tubos de ensaye pequeos para

perforar el agar. Matraces Erlenmeyer. Mechero Bunsen. Algodn. Papel de estraza. Gradilla para tubos

Caldo nutritivo. Agar nutritivo Benzal Alcohol (presentacin

comercial) Fenol (2, 4,8%) Agua destilada Flor Yodo 2%

Cepa bacteriana de: Escherichia coli.

Fig. 1. Diagrama de flujo de las pruebas del efecto de la temperatura en el desarrollo celular.

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Efectos del pH

Para este experimento se inocularon cepas E. coli a en caldo nutritivo a diferentes pH (fig. 2). Se

incubo a 35 por 482 hrs. Terminado este tiempo se midi la turbidez de cada tubo del mas

turbio al menos turbio.

Contaminacin ambiental del laboratorio de microbiologa

Se prepararon cajas Petri con medios de cultivo estriles y se colocaron a prueba de esterilidad

por 482 hrs. Las cajas se abrieron en diferentes zonas del laboratorio y se evalu la

contaminacin en el ambiente midiendo la formacin de colonias en cada caja Petri(fig. 3).

Efecto de los factores qumicos antimicrobianos en el desarrollo celular.

Se emplearon diferentes compuestos qumicos

para probar su efectividad de reducir la capacidad

de colonizacin de los MO que le confieren su

capacidad esterilizante.

Compuestos Concentracin (%)

Aceite esencial (recino) Yodo 2 Etanol 2 Sulfato de cobre 2 Fenol 2,4,8 Benzal 100

Fig. 3. Diagrama de flujo de las pruebas de contaminacin ambiental en el laboratorio

Tabla 2. Compuestos qumicos probados

Fig. 2. Diagrama de flujo de las pruebas del efecto del pH en el desarrollo celular.

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Resultados y discusin.

Temperatura y PH

Existieron temperaturas que disminuyeron la cantidad de microorganismos y se vio reflejada en la

turbidez de los medios. Se presenta en la tabla 3.

Temperatura ndice de turbidez

15 1 - 28 3 4+ 35 4 4+ 55 2 -

Se han reportado que las cepas de E.coli del serotipo verotoxignica (ECVT) sobreviven durante

meses en el estircol contaminando las aguas superficiales (bebida y riego), las verduras y frutas y

la superficie de las tierras de cultivo. Estas bacterias se multiplican a temperaturas entre 6 y 50

C, con una temperatura ptima alrededor de 37 C. Tambin, pueden crecer en presencia de un

6% de NaCl, ya que son ms resistentes a estos compuestos que otras bacterias, como la

Salmonella. Para controlar el crecimiento hay que mantener los alimentos refrigerados y durante

la congelacin se inactiva. Son termorresistentes, pero se pueden eliminar con un tratamiento

trmico a 65 C.

pH ndice de turbidez

1 2 - 4 3 4+

Neutro 4 4+ Base 1 -

Fig. 4. Diagrama de flujo de las pruebas de capacidad de inhibicin de los diferentes compuestos

Tabla 3. Resultado de factores Fsicos en el desarrollo microbiano a) temperatura, b)

pH

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Se desarroll adems de manera satisfactoria con un pH de 7 o neutro tomando en cuenta que su

PH optimo es 6-7. Se corroboran los resultados esperados.

Contaminacin ambiental del laboratorio de microbiologa.

De las pruebas preliminares; se puso a prueba de esterilidad 10 cajas Petri que posteriormente se

utilizaran para las inoculaciones. La prueba resulto positiva en todos los casos y nos dio como

resultado una efectividad del 100% en los protocolos de desinfeccin y esterilizacin. En el

recuento de la contaminacin en el rea de trabajo se obtuvo crecimiento de colonias no

especificadas pero con una morfologa irregular ondulada y plana (fig 5). Lo cual nos indica la

existencia de una considerable cantidad de MO en el laboratorio, sin embargo las medidas de

esterilizacin y las buenas prcticas demuestran sobreponerse a esto demostrando una eficacia

del 100%

Efecto de los factores qumicos antimicrobianos en el desarrollo celular.

Existen diferentes mecanismos de accin de los agentes qumicos que usamos comnmente como

desinfectantes algunos deben a este mecanismo su eficacia.

En esta prctica exponemos algunos agentes qumicos que se emplean comnmente como

desinfectantes y tambin probamos la eficacia de otros compuestos que no se conocen su

actividad desinfectante pero que sus compuestos podran o no funcionar como tales, para este

trabajo se encontr una mayor eficacia en el benzal (tabla 4). Se encuentra reportado que su

accin se atribuye a la inactivacin de las enzimas productoras de energa, desnaturalizacin de las

protenas celulares esenciales y la ruptura de la membrana celular.

Fig. 5. Caja Petri a prueba de contaminacin ambiental

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La inhibicin por los fenoles se le atribuye a la destruccin que este genera en la membrana

citoplasmtica y la desnaturalizacin de las enzimas.

Conclusiones.

Con esta prctica podemos concluir que la temperatura afecta a los microorganismos esto quiere

decir que a medida que la temperatura aumenta las reacciones qumicas y enzimticas se

aceleran ya que cada uno de las bacterias tiene una temperatura ptima para su crecimiento,

dentro del laboratorio de microbiologa hay un alto ndice de contaminacin bacteriolgica

aunque este encendido el mechero, pero tambin afirmamos que cuando se abren las puertas del

laboratorio la masa bacteriolgica aumenta ms y es debido al aire que arrastra a todo tipo

de microorganismo que se encuentre en su camino, debido a eso se tiene que desinfectar y para

eso la manera ms efectiva para desinfectar son con el uso de los agentes antimicrobianos que

son aquellas sustancias naturales, sintticas o semisnnteticas que son capaces de inhibir el

desarrollo o de destruir los microorganismos patgenos infectantes, los efectos que causan estos

son bacteriosttico impiden el desarrollo del germen si causar destruccin, bactericida produce la

destruccin de los microorganismos.

Araujo LLaven Carlos Mario

Compuestos Dimetro de halo de inhibicin (cm)

Aceite esencial (recino) 0 Yodo 2% 1.7 Etanol 2% 0 Sulfato de cobre 2% 2.8 Fenol 2% 1.25 Fenol 4% 1.35 Fenol 8% 1.60 Benzal 100% 3

Tabla 4. Resultado de los compuestos qumicos probados

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En el caso de la temperatura nos demuestra que este es un factor fsico que influye en el

crecimiento de la cepa bacteriana de E. Coli y que permite su supervivencia, si esta temperatura

est por debajo no hay crecimiento debido a que no existe un buen transporte de nutrientes.

El pH ptimo para el crecimiento de la E. coli est entre 6 y 7, esto se ve reflejado en los

resultados obtenidos.

Los agentes qumicos son buenos antimicrobianos, puesto que inhiben el crecimiento de

E. coli; evitan la sntesis de sus cidos nucleicos, de protenas, o para el procesamiento de

aminocidos o azcares del medio, necesarios para la biosntesis de sus paredes o

membranas celulares.

Garca Cruz Damaris Itzel.

Temperatura. 15C. 28C. 35C 55C.

Calificacin. 4 2 1 3

pH Neutro. 1 4 14

Calificacin. 1 3 2 4

Agente Qumico:

Benzal. Yodo al 2%

Aceite esencial.

Fenol al 2%

Fenol al 4%

Alcohol al 1%

Fenol al 8%

CuSO4 al 2%.

Calificacin: 3 7 8 1 2 6 4 5

Halo (cm): 3 1.7 0 1.25 1.35 0 1.6 2.8

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No todos los microorganismos toleran del mismo modo un determinado factor ambiental. As,

unas determinadas condiciones pueden ser nocivas para una especie bacteriana, y en cambio ser

neutras o beneficiosas para otra.

Entendemos por factores ambientales, una serie de agentes fsicos y qumicos que modifican la

velocidad de crecimiento, provocando cambios que, a determinados valores de dichos factores

pueden llegar a ocasionar la muerte de los microorganismos, adems condicionan la distribucin

de los microorganismos en sus ecosistemas y hbitats naturales. Estos factores permiten a los

humanos controlar el crecimiento microbiano, por medio de la fijacin de parmetros para: la

mutagnesis, la esterilizacin y desinfeccin e inclusive la quimioterapia.

Es normal que como individuos medianamente perceptibles solemos visualizar un cambio en

nuestro entorno hasta el momento que este es demasiado grande en dimensiones y en impacto.

Es normal buscar el asombro en lo extraordinario, sin tener en cuenta que a la sombra de lo

ordinario se esconde lo verdaderamente extraordinario. En palabras de Antoine De Saint-Exupry:

Lo esencial es invisible a los ojos cunta razn tiene; fuera de un contexto metafrico, y es que

es a nivel celular donde se desencadenan los mecanismos que sostienen la vida en el planeta,

estos pequeos cambios fsicos, qumicos o ambientales son los que logran ser en impacto y

magnitud factores tan determinantes en la capacidad de prevalencia o adaptabilidad de una

especie. Pues debido a su pequeo tamao y a su estilo de vida individual, las clulas procariotas

sufren los cambios ambientales de un modo mucho ms directo e inmediato que las clulas de los

organismos pluricelulares. A lo largo de miles de millones de aos, los procariotas han venido

estando sometidas a diversas presiones ambientales, y han respondido evolutivamente creando

numerosos mecanismos de adaptacin. Un ejemplo de ello es que actualmente, las nicas formas

de vida existentes en determinados ambientes extremos son exclusivamente procariotas.

Desafiando a nuestras ideas preconcebidas de lo que es la vida normal, encontramos

extraordinarios seres vivos unicelulares viviendo cmodamente a pHs muy cidos o muy

alcalinos, medrando en salmueras y salinas, o reproducindose a temperaturas de ms de 100C y

a grandes presiones.

Ovando Ovando Cesar Ivan

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En el informe de desarrollo experimental se logr observar que tanto a altas como bajas

temperaturas el microorganismo no se desarroll adecuadamente. En consecuencia dentro de

un cierto margen, un aumento de temperatura supone un incremento en el crecimiento y

en el metabolismo hasta un punto que tienen lugar las reacciones de inactivacin. Es decir

que por encima de tal punto, las reacciones celulares caen rpidamente inclusive llegan a ser

cero. As para cada organismo existe una temperatura mnima por debajo de la cual no es

posible el crecimiento, una tempera optima a la que se produce el crecimiento ms rpido

y una temperatura mxima por encima de la cual no es posible el crecimiento. Estas tres

temperaturas que se llaman temperaturas cardinales o fundamentales, generalmente son

caractersticas de cada tipo de organismos, pero no son fijas, pues pueden ser ligeramente

modificados por otros factores del ambiente, en particular por la composicin del medio. La

temperatura mxima de crecimiento de un organismo determinado refleja probablemente la

inactivacin de una o ms protenas en la clula.

En este caso y trabajando con la E. Coli que es una enterobacteria que se encuentra generalmente

en los intestinos animales, y por ende en las aguas negras, llegamos a la conclusin de que esta

cepa trabaja de mejor manera en pH neutro o cido y a una temperatura de 35 grados centgrados

por lo que en los animales se reproduce con toda facilidad. Tambin se comprob que los mejores

antimicrobianos para esta bacteria experimentalmente son el benzal y el sulfato de cobre ya que

previenen el crecimiento ya sea por accin esttica o por muerte Y finalmente que el atar nutritivo

es un medio excelente para su crecimiento. Por lo que en pruebas posteriores se seguir utilizando

Silva Garca Yarabi Cecilia

En esta prctica pudimos observar que cada organismo tiene un rango de pH dentro del cual

es posible el crecimiento y normalmente posee un pH optimo bien definido. Al igual que una

temperatura donde se desarrolla adecuadamente. la mayora crece en un margen de pH de

2- 3 unidades. Esto concuerda con el hecho de que la mayora de los amientes naturales tiene

un valor de pH entre 5 y 9 y los microorganismos con pH ptimo de estn orden son los ms

comunes al igual que una temperatura de 35c.

Gonzales Hernndez Arnulfo

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Bibliografa

Brock, Biologa de los microorganismos, Pearson Prentice Hall, Mxico 2004, 151 165 pp .

EFSA- European Union Summary Reports on Trends and Sources of Zoonoses, Zoonotic

Agents and Food-borne Outbreaks in 2009 and 2010 - specifically for the data on

Salmonella, Campylobacter, verotoxigenic Escherichia coli, Listeria monocytogenes and

foodborne outbreaks.

AESAN- Informe sobre medidas de prevencin y recomendaciones aplicables para evitar

posibles infecciones alimentarias por cepas de Escherichia coli

verotoxignicos/productores de toxinas Shiga/enterohemorrgicos (VTEC/STEC/EHEC).

http://web.archive.org/web/http://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/xviiferia/

23.pdf

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Anexos

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