Factores que Influyen en el Crecimiento Bacteriano

Agentes que Influyen sobre el Crecimiento

El crecimiento de las bacterias depende de la genética, la relación con los nutrientes y factores ambientales: Agentes físicos, Agentes químicos, Agentes biológicos. Estos factores modifican la velocidad de crecimiento, permitiendo a los humanos controlar el crecimiento microbiano a través de la esterilización, desinfección y la quimioterapia.

Requerimientos para el Crecimiento

Existen dos tipos principales de requerimientos para el crecimiento bacteriano:

• Físicos: Temperatura, pH, presión osmótica y factores fisicoquímicos.
• Químicos: O₂, H₂O, oligoelementos y carbono.

Agente Químico: Oxígeno (O₂)

• Aerobias estrictas: Requieren oxígeno para crecer.
• Otras: Existen bacterias con diferentes necesidades de oxígeno.

Las bacterias utilizan enzimas como la superóxido dismutasa (SOD) y la catalasa para detoxificar las especies reactivas de oxígeno:

• Superoxido dismutasa (SOD): 2 O^2- + 2H⁺ → O₂ + H₂O₂
• Catalasa: 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

Agente Químico: Agua (H₂O)

El agua es esencial para las bacterias, ya que actúa como disolvente universal y participa en reacciones enzimáticas. Las bacterias están compuestas por un 80-90% de agua. La falta de agua provoca plasmólisis, mientras que la desecación detiene el crecimiento y la reproducción, pero las bacterias pueden mantenerse viables. El control del agua disponible es un método para controlar el crecimiento bacteriano.

Agente Físico: Presión Osmótica

La presión osmótica es el gradiente generado por la diferencia de concentración de iones a través de una membrana semipermeable. Diferentes bacterias tienen diferentes tolerancias a la presión osmótica:

• Halófilos: Requieren altas concentraciones de sal.
• Sacarófilos: Requieren altas concentraciones de azúcares.
• Serófilas: Requieren un medio deshidratado.
• Osmófilos: Requieren una alta presión osmótica.

Agente Físico: pH

Los microorganismos tienen un rango de pH óptimo para su crecimiento. Para mantener un pH estable en los cultivos, se utilizan soluciones tampón. Según su tolerancia al pH, las bacterias se clasifican en:

• Neutrófilos: Crecen a pH 6.5-7.5.
• Acidófilos: Crecen a pH < 4.5.
• Basófilos: Crecen a pH > 9.

Agente Físico: Temperatura

La temperatura es un factor crucial para el crecimiento bacteriano. Las bacterias se clasifican según su temperatura óptima de crecimiento:

• Criófilos o Psicrófilas: Temperatura óptima < 20 °C.
• Mesófilas: Temperatura óptima 20 a 40 °C.
• Termófilas: Temperatura óptima > 40 °C.
• Termorresistentes o Hipertermófilas: Temperatura óptima > 70-100 °C.

También se pueden clasificar según su actividad a diferentes temperaturas:

• Eugenésica: Temperatura que permite el crecimiento y la multiplicación.
• Disgenésicas: Temperatura que previene el crecimiento pero no destruye la actividad biológica (reversible).
• Letales: Temperatura que mata a las bacterias (irreversible).

Otros conceptos importantes relacionados con la temperatura son:

• Temperatura óptima: Temperatura a la cual las bacterias tienen la mayor actividad biológica.
• Temperatura mínima: Temperatura más baja a la cual las bacterias aún presentan actividad biológica.
• Temperatura máxima: Temperatura más alta a la cual las bacterias aún presentan actividad biológica.
• Euritermas: Bacterias con un amplio rango de temperatura de crecimiento (5°C a 45°C).
• Tenotermas: Bacterias con un rango de temperatura de crecimiento estrecho (< 5°C).
• Punto térmico letal: Menor temperatura capaz de destruir una población bacteriana en un tiempo máximo de 10 minutos.
• Tiempo térmico letal: Menor tiempo de exposición a una temperatura dada necesario para destruir una población bacteriana.

Los mecanismos de acción de la temperatura sobre las bacterias son:

• Altas temperaturas: Alteran la estructura tridimensional de las proteínas, desnaturalizándolas por coagulación.
• Bajas temperaturas: Detienen la actividad enzimática, el transporte activo y modifican la membrana citoplasmática, llevando a la muerte celular.

Control del Crecimiento Bacteriano

Existen diferentes métodos para controlar el crecimiento bacteriano:

• Esterilización: Elimina toda forma de vida, incluyendo esporas. Se utiliza en entornos hospitalarios y de laboratorio.
• Desinfección: Elimina formas vegetativas de bacterias, pero no necesariamente esporas. Se utiliza en objetos inanimados.
• Antisepsia: Similar a la desinfección, pero se utiliza en tejidos vivos.
• Desgerminación: Elimina microbios de una zona limitada, como la piel.
• Saneamiento: Reduce la población microbiana a niveles seguros.

Factores que Influyen en la Eficacia de los Tratamientos Antimicrobianos

• Cantidad de microbios.
• Influencias del medio ambiente (presencia de materia orgánica).
• Naturaleza del medio de suspensión.
• Tiempo de exposición.
• Características microbianas (presencia de cápsula, resistencia a antibióticos).

Elección del Proceso de Control Microbiano

La elección del proceso de control microbiano depende de:

• Grado de muerte microbiana requerida.
• Características del objeto a tratar.
• Coste.
• Facilidad de uso de la técnica.

Métodos de Control del Crecimiento Bacteriano

Control Físico

• Calor:
  • Calor seco: Horno Pasteur (170°C durante 2 horas), flameado, esterilización por aire caliente (170°C durante 2 horas), incineración. Actúa por oxidación.
  • Calor húmedo: Ebullición, autoclave (esterilización por calor y presión). Actúa por desnaturalización de proteínas. Es más eficaz que el calor seco debido a su mayor capacidad de penetración.
• Frío:
  • Refrigeración (0-7°C): Efecto bacteriostático, reversible.
  • Congelación (-2°C): Efecto bactericida, irreversible. Los cristales de hielo formados durante la congelación pueden dañar las células.
• Presión osmótica: Añadir altas concentraciones de sal o azúcar a los alimentos crea un ambiente hipertónico que provoca la plasmólisis de las bacterias, siendo un método de conservación de alimentos.
• Radiaciones:
  • Radiaciones ionizantes (rayos gamma, rayos X, electrones de alta energía): Tienen una longitud de onda corta (< 1 nm) y alta energía. Ionizan el agua, formando radicales libres que dañan el ADN.
  • Radiaciones no ionizantes (luz UV): Tienen una longitud de onda larga (> 1 nm) y baja energía. Dañan el ADN formando dímeros de timina, lo que interfiere con la replicación del ADN.

Control Químico

Los agentes químicos pueden actuar como nutrientes, bacteriostáticos (detienen el crecimiento) o bactericidas (matan las bacterias). Algunos ejemplos son:

• Alcoholes: Etanol, isopropanol. Desnaturalizan proteínas y alteran lípidos de membrana. No son muy eficaces como desinfectantes por sí solos, pero su efecto de arrastre mecánico puede eliminar microorganismos.
• Compuestos tensioactivos: Jabones, detergentes. Emulsionan grasas y reducen la tensión superficial, lo que facilita la eliminación mecánica de bacterias.
• Agentes fenólicos: Fenol, bisfenoles, cresol. Desnaturalizan proteínas y alteran membranas. Son eficaces pero pueden ser irritantes para la piel.
• Halogenados: Yodo, cloro. Inhiben la función de las proteínas y actúan como oxidantes.
• Aldehídos: Formaldehído, glutaraldehído. Son germicidas y se utilizan para desinfectar instrumentos hospitalarios.
• Agentes oxidantes: Ozono (O₃), peróxido de hidrógeno (H₂O₂). Oxidan componentes celulares y dañan las membranas.
• Sales metálicas: Cloruro de mercurio (HgCl₂), nitrato de plata (AgNO₃). Desnaturalizan proteínas.
• Gases: Óxido de etileno. Desnaturaliza proteínas y se utiliza para esterilizar materiales sensibles al calor.

Desinfectante Ideal

Un desinfectante ideal debería tener las siguientes características:

• Amplio espectro de acción.
• Elevado poder germicida.
• Alto poder de penetración.
• Homogéneo.
• Soluble.
• No tóxico para los seres vivos.
• No corrosivo.
• No cáustico.
• Disponible.
• Económico.
• Con acción limpiadora.

Niveles de Desinfección

• Desinfección de alto nivel: Elimina formas vegetativas de bacterias, hongos, micobacterias, virus y esporas. Ejemplos: Glutaraldehído, H₂O₂.
• Desinfección de nivel medio: Actúa sobre formas vegetativas de bacterias, hongos, micobacterias y virus con envoltura lipídica. Ejemplos: Alcohol, povidona yodada, cloro.
• Desinfección de nivel bajo: Actúa solo sobre formas vegetativas de bacterias y hongos. Ejemplos: Amonio cuaternario.

Resistencia de los Microorganismos a los Desinfectantes

Los microorganismos presentan diferente resistencia a los desinfectantes. El orden de resistencia, de mayor a menor, es el siguiente:

1. Priones.
2. Endosporas bacterianas.
3. Micobacterias.
4. Bacterias Gramnegativas.
5. Hongos.
6. Virus sin envoltura.
7. Bacterias Grampositivas.
8. Virus con envoltura lipídica.

Conclusión

El crecimiento bacteriano está influenciado por una variedad de factores físicos y químicos. Comprender estos factores es esencial para controlar el crecimiento bacteriano en diferentes entornos, como la industria alimentaria, la medicina y la investigación.