Microbiología

1. SEMINARIO DE MICROBIOLOGÍA
ESTRATEGIAS DE SUPERVIVENCIA DE LAS BACTERIAS EN EL AMBIENTE
NATURAL
Integrantes (Grupo 12):
 Carpio Oviedo, Jamie Donny
 Gutiérrez Espinoza, Roger
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RESUMEN
Los microorganismos son capaces de adaptarse a factores ambientales, por lo que realizan
un ajuste en su genética y bioquímica, permitiendo que su periodo de supervivencia
aumente y en algunos casos hasta su crecimiento. Para muchos microorganismos los
factores ambientales afectan las funciones de las enzimas metabólicas que son las
encargadas de controlar el crecimiento microbiano. Existe una diferencia importante entre
crecimiento en ambiente y tolerancia (supervivencia).
Primeramente mencionaremos los factores ambientales que afectan la supervivencia de las
bacterias, así como las consecuencias que podrían sufrir en dichas condiciones:
 Temperatura: Es el principal condicionamiento del crecimiento y supervivencia de
las bacterias. Éstas presentan una curva características de crecimiento que muestra
la relación entre la tasa de crecimiento y la temperatura en la cual se encuentran.
Figura 1. Tasa de crecimiento en función de la temperatura.

2. De la gráfica podemos concluir que en la posición óptima (temperatura superior a
la mínima e inferior a la máxima) ocurre la mayor cantidad de reacciones
enzimáticas. En el caso de temperatura mínima, la membrana se congela, el proceso
de transporte es tan lento que no permite el crecimiento; y en la temperatura
máxima ocurre una desnaturalización de las proteínas, causando el colapso de la
membrana citoplasmática, lisis térmica bacteriana.
Una clasificación referida a la temperatura es la siguiente:
 Psicrófilas o Criófilas: A su vez se pueden subdividir en dos: Obligadas,
que presentan una temperatura óptima de 15-18ºC. Por ejm. Flavobacterium.
El otro tipo son las facultativas, cuya temperatura óptima oscila entre 30-
40ºC y máximas de 35ºC.
Para la adaptación y supervivencia en estos medios, las bacterias
desarrollan: enzimas más resistentes al frío, sistemas de transportes
adaptados a bajar temperaturas, aumento de fosfolípidos en la membrana
celular para evitar su congelación.
 Mesófilos: Presentan temperaturas óptimas entre 25-40ºC y máximas entre
35-47ºC. La mayor parte de la eubacterias (patógenas) se encuentran aquí.
Este tipo corresponde a los climas templados y tropicales.
 Termófilos: Viven por encima de los 65ºC. Sus temperaturas óptimas oscilan
entre 50-75ºC y máximos de 80-113ºC. Sus capacidades de supervivencia
se basan en: enzimas termorresistentes (acompañado de la presencia de un
interior hidrófobo), ribosomas termorresistentes, membranas ricas en ácidos
grasos saturados, que permiten enlaces hidrofóbicos más fuertes.
Este factor tiene una gran importancia dentro del campo de la Ingeniería Sanitaria,
ya que compete principalmente al sector alimenticio. Por ejemplo, los alimentos que
comúnmente se encuentran a temperatura ambiental presentan una alta posibilidad
de proliferación de bacterias. Al mantenerlas refrigeradas, esta posibilidad se reduce
debido a que ya no poseen una temperatura óptima, sino una mínima. Sabiendo la
mayoría de los microorganismos que no poseen esporas, se destruyen a
temperaturas de pasteurización, es así que un ingeniero sanitario puede prever

3. ciertas recomendaciones como cocinar los alimentos hasta que su centro térmico
alcance como mínimo 75 °C. Entre los microorganismos importantes a través de los
alimentos están las enterobacterias, tales como Salmonella, E. Coli, Shigella, Vibrio
cholerae. La temperatura óptima para conservar los alimentos perecederos es de 4
°C, y la de alimentos congelados es de -18 °C. Los alimentos refrigerados y
congelados que se conservan en los hogares deben ser consumidos en el tiempo más
breve posible, ya que los refrigeradores domésticos no alcanzan casi nunca estas
temperaturas ideales. En el caso de los alimentos calientes destinados a consumo
inmediato, no deben pasar más de dos horas a temperatura ambiente para su
consumo, de lo contrario se deben mantener en una mesa caliente a 65 °C.
 pH: La mayoría de las bacterias pueden crecer y desarrollarse dentro de un margen
de pH de su medio, manteniendo al mismo tiempo su pH interno óptimo
prácticamente constante. Por ejemplo, Escherichia coli puede crecer bien entre pH 6
y pH 8, pero su pH interno es siempre 7.6 o muy cercano a ese valor.
Rápidamente podemos realizar una clasificación: neutrófilas, acidófilas y
alcalófilas con 5.5-8, 0-5 y 8.5-11.5 de rango de pH correspondiente. La mayoría de
las bacterias son neutrófilas.
El cambio de ligero de pH en el medio genera resistencia por parte de las bacterias,
produciendo una reacción alcalina o ácida. Aunque los microorganismos pueden
existir en un margen relativamente amplio de pH (alrededor de un óptimo), los
cambios bruscos pueden ser lesivos (afectando a la membrana y al transporte de
solutos, e inhibiendo enzimas). Si el pH citoplásmico cae rápidamente hasta 5 o
menos, la bacteria puede morir.
Para ello, las bacterias han desarrollado mecanismos que, al menos en neutrófilos,
parece controlar el pH interior es un sistema de antiporte H+/K+: a pH ácidos, el
interior celular puede quedar en principio más alcalino que el exterior. Este sistema
introduce protones en el interior y saca iones potasio. De esta manera neutralizan el
pH interior y siguen teniendo un potencial de membrana para establecer una fuerza
protón motriz que les suministre energía. Un ejemplo de ello se da en Si el pH
interior cae en torno a 6 o 5.5, bacterias como E. Coli inducen una respuesta de
tolerancia a ácidos, consistente en ATPasas translocadoras de protones (expulsan

4. protones al exterior) y chaperonas (proteínas celadoras) para corregir las proteínas
desnaturalizadas.
Varias bacterias pertenecientes a grupos extremos de pH no resisten el cambio a pH
neutros, lo cual resulta en la desintegración de la misma.
 Presión osmótica: Normalmente el citoplasma de las bacterias posee una
osmolaridad ligeramente superior a la del entorno, lo que garantiza el paso de agua
al interior. La presión de turgor es relativamente constante porque la membrana
citoplásmica se topa con la rigidez de la pared celular. Esta presión de turgor
permite que la bacteria aguante cambios bruscos de concentración de solutos en su
entorno (dentro de ciertos límites).
Para poder referirnos a estas bacterias que sufren este tipo de cambios,
mencionaremos dos medios probables:
 Hipotónicos: (con potencial de agua exterior mayor al del citoplasma) es
la pared celular la que ejerce todo el papel: su rigidez se opone a la
entrada de agua, y por lo tanto, evita que la membrana citoplásmica
tienda a sufrir una presión de turgor excesiva.
 Hipertónicos: (con potencial de agua exterior menor que la del
citoplasma). Las bacterias poseen mecanismos compensatorios por los
que tienden a aumentar la osmolaridad interior por encima de la del
medio (para garantizar la entrada de agua del ambiente y mantener su
metabolismo). Ello se logra esencialmente aumentando la concentración
de un soluto muy soluble en agua en el interior celular, soluto llamado
genéricamente soluto compatible, lo cual se puede lograr por varios
posibles mecanismos: bombeo de iones al interior, síntesis de una
molécula orgánica osmóticamente activa, bombeando sustancia
osmoprotectoras.
 Presión hidrostática: La mayoría de bacterias no resisten altas presiones, debido a
tres razones principales: aumento de la viscosidad del citoplasma, disminución de la

5. capacidad de las enzima de unirse a los sustratos e interferencia en la división
celular.
Sin embargo existen excepciones que pueden resistir (barotolerantes) o requerir
(barófilas) altas presiones. La mayoría de éstas existen en el mar, debido a que las
mayores presiones ambientales generadas se encuentran en dicho lugar.
Podemos encontrar otros factores que determinan la supervivencia bacteriana, tal como la
presencia de nutrientes, presencia de elementos inorgánicos y orgánicos, entre otros. Cada
una de ellas requiere un estudio particular y es responsabilidad del ingeniero sanitario el
estudio de los medios expuestos y las condiciones que presentan en la generación de
bacterias.
Existen también estrategias que desarrollan algunas bacterias tales como la esporulación y
biopelículas, que desarrollaremos a continuación.
 Esporulación: Algunas de las especies del dominio Bacteria producen
intracelularmente estructuras especiales llamadas endosporas. Éstas son células
diferenciadas, que poseen una alta resistencia al calor, a agentes químicos agresivos
y a la radiación. Funcionan como estructuras de supervivencia, capacitando así al
organismo para resistir condiciones adversas como temperaturas extremas,
desecación, limitación de nutrientes y muchas más. Las bacterias que forman
endosporas se encuentran habitualmente en el suelo y los géneros esporulantes
mejor estudiados son Bacillus y Clostridium.
En el proceso de formación de endosporas, una célula vegetal se convierte en una
estructura inerte y termoresistente. Por ejemplo, las células de Bacillus, cesan el
crecimiento vegetativo y comienzan la esporulación cuando un nutriente carbonado
o nitrogenado se vuelve un factor limitante.
El principal componente químico que poseen las endosporas es el ácido
dipicolínico. Su localización es en el núcleo y son las encargadas de reducir la
disponibilidad de agua, favoreciendo la deshidratación, además de intercalarse en el
ADN, de modo que estabiliza la desnaturalización por calor.

6. Figura 2. Estructura interna de la endospora.
 Biopelículas: Son matrices polisacáridas fijadas que contienen células bacterianas.
Éstas siguen un proceso de formación que conlleva varias etapas. Algunos estudios
han demostrado que en la etapa de dispersión, en donde las células vuelven al
estado planctónico, la población celular muestra de nuevo susceptibilidad
antibiótica. Esto sugiere que la resistencia adquirida en el proceso de formación de
biopelículas no se obtiene por medio de mutaciones o elementos genéticos móviles,
sino que involucra una adaptación metabólica o físico-química.
Figura 3. Etapas de desarrollo de biopelículas.
Las biopelículas bacterianas pueden afectar notablemente al hombre y la industria,
así como en la naturaleza misma; por ende es correspondiente de estudio por parte
de un ingeniero sanitario. Por ejemplo, la fibrosis quística se caracteriza por el
desarrollo de biopelículas en los pulmones, la cual reduce la capacidad de
penetración de agentes antimicrobianos como los antibióticos, no se ven afectadas
por los medicamentos.

7. En la industria, puede resultar un gran problema ya que puede producir un
atascamiento en los equipos y contaminación de los productos. También puede
causar daño a las instalaciones de distribución de agua e infraestructuras públicas.
Para ello es necesario el actuar de un ingeniero que evalúe los riesgos y tome
medidas de prevención frente a la biopelículas.
En la naturaleza, las biopelículas no solo ofrecen protección, sino que supone el
desarrollo de otros microorganismos e impide el desplazamiento o arrastre de las
bacterias a otro hábitat menos favorable.
En algunos casos, también nos podemos referir a las asociaciones bacterianas para
garantizar su supervivencia. Mencionaremos tres tipos principales: Comensales, que se
desarrollan en animales y plantas, extrayendo un beneficio para ellos sin perjudicar al
cuerpo infectado; mutualistas, que realizan la transferencia de hidrógeno entre especies y
permiten un beneficio para ambos organismos; y patógenos, que son los principales
causantes de las enfermedades en los seres humanos.
A modo de ejemplificar, en el tracto digestivo se encuentran miles de especies bacterianas
que permiten el correcto desarrollo de las actividades digestivas para el hombre y sirven de
alimento para las mismas bacterias. Este es un caso de mutualismo; caso contrario, existen
otras infecciones bacterianas como tétanos, cólera, etc. donde las bacterias obtienen el
beneficio perjudicando la salud del hombre.
Todos los factores y estrategias anteriormente mencionados presentan una importancia
relevante en el análisis de un ingeniero sanitario, esto debido a que en un ambiente natural
o con ciertas variaciones, las bacterias pueden sobrevivir y desarrollarse, pudiendo producir
hasta muerte de personas. Por ello, mencionaremos algunas de las principales actividades
que realiza un ingeniero sanitario para prevenir el desarrollo de estos microorganismos:
 En el sector del Saneamiento Ambiental, prácticamente el hábitat natural de
las bacterias, es encargado de regular su desarrollo y tomar medidas
correctivas de ser necesario.
 En el sector de Agua Potable y Desagüe, lugar donde puede tener alto
desarrollo bacteriológico y es de uso frecuente de los seres humanos, por

8. ende, está en sus principales facultades el estudio del agua y la mitigación de
bacterias en tuberías y pozos de purificación.
 En el sector de Disposiciones de Desechos Sólidos, donde se encarga de la
administración de las fuentes primarias de bacterias. Su función radica en
velar que dichos materiales no proliferen estos microorganismos a ambientes
salubres.
 También desarrolla actividades en otros sectores, en el control de cuencas
Hidrográficas, contaminación ambiental, residuos radiactivos, higiene de los
alimentos, planeamiento ambiental regional urbano, auditorías ambientales,
estudios de impacto ambiental, energías renovables y la concepción
ambiental de los productos.

9. CONCLUSIONES
Existen factores reguladores que controlan la supervivencia y desarrollo de las
bacterias tales como la temperatura, pH, presión osmótica, presión hidrostática,
nutrientes, etc.
La esporulación permite la formación de endoesporas, que son las que
garantizan la supervivencia de algunas bacterias frente a condiciones adversas
de calor, presencia de agua, entre otros.
Las biopelículas son matrices de bacterias que fomentan el desarrollo de éstas
en cualquier superficie. Éstas son muy perjudiciales en el aspecto humano,
industrial y natural.
Las asociaciones microbianas también garantizan la supervivencia de las
bacterias en ambientes desfavorables. Entre las principales se encuentran el
comensalismo, el mutualismo y el patógeno.
El ingeniero sanitario tiene por función principal procurar la salubridad de los
alimentos, agua, equipos, etc. para el correcto bienestar de los seres humanos.
La mayoría de bacterias son dañinas y es su responsabilidad el control y toma
de decisiones sobre su erradicación.

10. BIBLIOGRAFÍA
 Madigan M. Brock, Biología para microorganismos. Editorial Pearson. Duodécima
edición. España. 2009.
 Iañez, E. Agentes físicos, microbiología general. Actualizado 09/05/2005. Recuperado de
http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/index.htm
 Leyva, V. Puig Y.,Carrera,J. ¿Qué factores influyen en el crecimiento y supervivencia
de los microorganismos en los alimentos? Departamento de Microbiología de los
Alimentos. Instituto de Nutrición e Higiene de los Alimentos.
 Estrategias de supervivencia de agentes infecciosos. Recuperado de:
http://es.slideshare.net/dicefalo18/estrategias-de-supervivencia-de-agentes-infecciosos
 Perfil Laboral del ingeniero sanitario.