Fisiología microbiana

 

Tipos de microorganismos con relación al oxígeno.

Dentro de los elementos constituyentes del agua y de los compuestos orgánicos, se encuentra el oxígeno, el cual es considerado como uno de los componentes universales de las células. Muchos de los microorganismos que actualmente encontramos utilizan el oxígeno como un nutriente esencial, ya que, en la ausencia de él, no podrían llevar a cabo el metabolismo, ni tampoco existiría un crecimiento. De lo contrario, también existen otros microorganismos donde la presencia del oxígeno podría ocasionar que estos no crezcan o les produzca la muerte. (Stanier, y cols., 2005).

Por lo tanto, al encontrarse esta forma de respiración que realizan las bacterias, se originó otro criterio de clasificación y se agruparon en los siguientes grupos:

Aerobios

Los aerobios pueden crecer en el ambiente, a tensiones normales de oxígeno (el aire cuenta con un 21% de oxígeno) y una pequeña cantidad de dióxido de carbono (0.03%). En la respiración aerobia se producen 5 efectos: glucólisis, conversión del ácido pirúvico en acetil coenzima A, ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y procesos quimiosmóticos. Además, los aerobios van a requerir de oxígeno molecular como aceptor terminal de electrones, por lo que no pueden crecer en su ausencia. Tal es el caso de la Pseudomonas miembros de la familia Neisseriaceae. (Forbes, y cols., 2015).

Figura 1.  Familia Neisseriaceae

Microaerófilos

Son microorganismos aerobios que crecen mejor a presiones parciales de O₂ al 2-10% y con 5 a 10% de dióxido de carbono, es decir que utilizan el oxígeno únicamente cuando se encuentran a una concentración inferior a la del aire (0.2 atm), debido a su poca capacidad para respirar, o también porque tengan algunas moléculas o enzimas sensibles a la presencia oxígeno. De este modo, en los medios de cultivo no se desarrollan en la superficie, sino más abajo en donde la concentración de O₂ es menor, además, a estas condiciones existen naturalmente en nuestros intestinos. (García & Silvia, 2004). Para ello, cuentan con las enzimas catalasa, peroxidasa, SOD (superóxido dismutasa) para neutralizar la toxicidad de dicho gas y así poder fermentar y respirar anaeróbicamente. Campilobacter spp y Spirillum volutans son ejemplos de bacterias microarófilas, quienes se pueden cultivar en frascos con una vela encendida dentro para sellarlos con una tapa herméticamente, de este modo, la llama de la vela arde hasta que se extingue por falta de oxígeno, creando una atmósfera pobre de este pero rica en dióxido de carbono. También se puede usar un paquete generador de gas y un intercambiador de gases para propiciar el ambiente adecuado para el crecimiento de estos microorganismos. (Allen et al, 2008).

Figura 2. Requerimientos de oxígeno. (Universidad Nacional de San Luis, 2013).

Aerobios facultativos

Muchos aerobios son facultativos, lo que significa que acondiciones adecuadas de nutrientes y cultivo pueden crecer en ausencia de oxígeno.

Algunos microorganismos tienen un tipo de vida fuera de procesos químicos, tales como la glucólisis, que no tienen demanda de oxígeno. Si un nicho ecológico contiene compuestos que pueden ser reordenados o que reaccionan juntos de tal manera que sostengan la generación de ATP, algunos microorganismos ocuparán generalmente este nicho. Muchos microorganismos se asemejan a las formas superiores en que están construidos para aprovecharse de la mayor producción de ATP a partir de la combustión de combustibles por el oxígeno molecular, el oxígeno está disponible. (McGilvery, 1977)

El tipo de microorganismo que utiliza la fosforilación oxidativa cuando le sea posible, pero son capaces de sobrevivir en ausencia de oxígeno serán aerobios facultativos. (McGilvery, 1977)

Estos sobreviven en ausencia de oxígeno por reordenación de los compuesto orgánicos, de modo que dormán productos de potencial químico sustancialmente menor, con una fosforilación concomitante de ADP, de forma parecida a como las células animales reordenan la glucosa hasta el lactato. Estas reordenaciones anerobicos son conocidas como fementaciones, nombre que procede desde los primeros momentos en que se conocieron ejemplos en los que se producían gases entre los productos originados con su burbujeante evolución, creando un fermento en el medio. (McGilvery, 1977)

Algunos ejemplos de aerobios facultativos son: género flavobacterium, género aeromonas, familia Escherichia coli, género Vibrio.

Figura 3. Genero aeromonas

Anaerobios aerotolerantes.

Figura 4. Bacteria Basilus pp

Los organismos aerotolerantes son bacterias anaeróbicas que no usan oxigeno durante su proceso de metabolización, pero toleran la presencia de oxígeno, por lo que pueden sobrevivir. Algunos miembros del género Lactobacillus ssp (Lactobacillus acidophilus, L. acidophilus) que se encuentra en el intestino, la boca y la vagina humanos, y también en ciertos alimentos, y Estreptococos, que se encuentran en el microbiota oral. (Koneman & Allen, 2008; Steinberg & Cosloy, 2009).

Los organismos aerotolerantes poseen sistemas enzimáticos de defensa antioxidante altamente regulados, como el superóxido dismutasa (SOD), el superóxido reductasa (SOR), la peroxidasa y la catalasa. Durante mucho tiempo, se consideró que los anaerobios estrictos carecían de enzimas de defensa antioxidantes, pero en los últimos 30 años, los estudios han demostrado que incluso los anaerobios estrictos tienen enzimas de defensa como catalasa, SOD y otros mecanismos enzimáticos y no enzimáticos contra la toxicidad del oxígeno. Muchos anaerobios obligatorios pueden soportar un breve período de exposición al oxígeno atmosférico y reanudar su crecimiento después de la restauración de la anaerobiosis. Durante el período de transitorio, aerobiosis o presencia de radicales libres en el ambiente, los sistemas de defensa aseguran la viabilidad de las células. Esta capacidad de tolerar el oxígeno reside en que poseen poca o casi ninguna de estas enzimas y su eficacia para eliminar las especies activas de oxígeno. Así, cuanto mayor sea la actividad de SOD y catalasa, mayor será la aerotolerancia. (Ndongo et al., 2020).

Bibliografias:

• Allen, S. Janda, W. Koneman, E. Procop, G. Schreckenberguer, P. Win, W & Woods, G. (2008). Diagnostico Microbiologico. (6 th ed.). Ed. Médica Panamericana. Pag 217. Argentina, Buenos Aires.
• Forbes, B. A., Sahm, D. F., Weissfeld, A. S. & Trevino, E. A. (2015). Diagnóstico Microbiológico. Editorial Medica Panamerica. Pág: 102. Buenos Aires, Argentina
• García, J. Silvia, C. (2004). Manual Del Técnico Superior de Laboratorio de Analisis Clinicos. (1ª ed.). MAD-Eduforma. Pag, 309. España, Madrid.
• Ndongo, S., Khelaifia, S., Lagier, J.-C., & Raoult, D. (2020). From anaerobes to aerointolerant prokaryotes. Human Microbiome Journal, 15, 100068. https://doi.org/10.1016/j.humic.2019.100068
• Koneman, E. W., & Allen, S. (2008). Koneman. Diagnostico Microbiologico/ Microbiological diagnosis: Texto Y Atlas En Color/ Text and Color Atlas. Ed. Médica Panamericana; 189-191.
• Stanier, R. Y., Ingraham, J. L., Wheelis, M. L., Painter, P. R., Villanueva, J. R. & Moreno, G. R. (2005, 13 junio). Microbiología. Editorial Reverté. Págs: 28-30. España.
• Universidad Nacional de San Luis. (2013). Medios de cultivo. SliderPlayer. MEDIOS DE CULTIVO Primera parte Microbiología General - ppt descargar (slideplayer.es). Fecha de consulta: 16/09/22
• Steinberg, M. L., & Cosloy, S. D. (2009). Biotechnology and Genetic Engineering. Infobase Publishing; 8-9.