9.6: Medios utilizados para el crecimiento bacteriano

Objetivos de aprendizaje

• Identificar y describir medios de cultivo para el crecimiento de bacterias, incluyendo ejemplos de medios multiusos, enriquecidos, selectivos, diferenciales, definidos y medios de enriquecimiento

El estudio de los microorganismos se facilita enormemente si somos capaces de cultivarlos, es decir, para mantener vivas las poblaciones reproductoras en condiciones de laboratorio. Cultivar muchos microorganismos es un desafío debido a los requerimientos nutricionales y ambientales altamente específicos y la diversidad de estos requerimientos entre diferentes especies.

Requerimientos Nutricionales

El número de medios disponibles para cultivar bacterias es considerable. Algunos medios son considerados medios generales de uso general y apoyan el crecimiento de una gran variedad de organismos. Un excelente ejemplo de un medio multiuso es el caldo de soya tríptica (TSB). Los medios especializados se utilizan en la identificación de bacterias y se complementan con colorantes, indicadores de pH o antibióticos. Un tipo, medio enriquecido, contiene factores de crecimiento, vitaminas y otros nutrientes esenciales para promover el crecimiento de organismos exigentes, organismos que no pueden producir ciertos nutrientes y requieren que se agreguen al medio. Cuando se conoce la composición química completa de un medio, se le llama medio químicamente definido. Por ejemplo, en medio EZ, se identifican todos los componentes químicos individuales y se conocen las cantidades exactas de cada uno. En medios complejos, que contienen extractos y digestiones de levaduras, carne o plantas, se desconoce la composición química precisa del medio. Las cantidades de componentes individuales son indeterminadas y variables. El caldo nutritivo, el caldo de soya tríptica y la infusión cerebro-corazón son ejemplos de medios complejos.

Los medios que inhiben el crecimiento de microorganismos no deseados y apoyan el crecimiento del organismo de interés al suministrar nutrientes y reducir la competencia se denominan medios selectivos. Un ejemplo de medio selectivo es el agar MacConkey. Contiene sales biliares y violeta cristal, que interfieren con el crecimiento de muchas bacterias grampositivas y favorecen el crecimiento de bacterias gramnegativas, particularmente las Enterobacteriaceae. Estas especies se denominan comúnmente entéricas, residen en el intestino y se adaptan a la presencia de sales biliares. Los cultivos de enriquecimiento fomentan el crecimiento preferencial de un microorganismo deseado que representa una fracción de los organismos presentes en un inóculo. Por ejemplo, si queremos aislar bacterias que descomponen el petróleo crudo, las bacterias hidrocarbonoclásticas, el subcultivo secuencial en un medio que suministre carbono solo en forma de petróleo crudo enriquecerá los cultivos con bacterias que comen aceite. Los medios diferenciales facilitan la distinción de colonias de diferentes bacterias por un cambio en el color de las colonias o el color del medio. Los cambios de color son el resultado de productos finales creados por la interacción de enzimas bacterianas con sustratos diferenciales en el medio o, en el caso de reacciones hemolíticas, la lisis de glóbulos rojos en el medio. En la Figura\(\PageIndex{1}\), la fermentación diferencial de lactosa se puede observar en agar MacConkey. Los fermentadores de lactosa producen ácido, lo que convierte el medio y las colonias de fermentadores fuertes de color rosa intenso. El medio se complementa con el indicador de pH rojo neutro, el cual se vuelve rosa fuerte a pH bajo. Los medios selectivos y diferenciales se pueden combinar y juegan un papel importante en la identificación de bacterias por métodos bioquímicos.

Figura\(\PageIndex{1}\): En esta placa de agar MacConkey, las colonias de E. coli del fermentador de lactosa son de color rosa brillante. Serratia marcescens, que no fermenta lactosa, forma una veta de color crema en el medio bronceado. (crédito: Sociedad Americana de Microbiología)

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

1. Distinguir medios complejos y químicamente definidos.
2. Distinguir medios selectivos y de enriquecimiento.

Enlace al aprendizaje

Comparar las composiciones de medio EZ y agar sangre de oveja.

El picnic de fin de año

El departamento de microbiología está celebrando el final del ciclo escolar en mayo con la celebración de su tradicional picnic en el green. Los discursos se prolongan por un par de horas, pero finalmente todos los profesores y estudiantes pueden profundizar en la comida: ensalada de pollo, tomates, cebollas, ensalada y pastel de natillas. Por la noche, todo el departamento, a excepción de dos estudiantes vegetarianos que no comieron la ensalada de pollo, se ve inundado de náuseas, vómitos, náuseas y calambres abdominales. Varios individuos se quejan de diarrea. Un paciente presenta signos de shock (presión arterial baja). Se recolectan muestras de sangre y heces de los pacientes, y se realiza un análisis de todos los alimentos servidos en la comida.

Las bacterias pueden causar gastroenteritis (inflamación del estómago y del tracto intestinal) ya sea por colonización y replicación en el huésped, lo que se considera una infección, o por la secreción de toxinas, lo que se considera intoxicación. Los signos y síntomas de las infecciones suelen retrasarse, mientras que la intoxicación se manifiesta en cuestión de horas, como sucedió después del picnic.

Las muestras de sangre de los pacientes no mostraron signos de infección bacteriana, lo que sugiere además que se trató de un caso de intoxicación. Dado que la intoxicación se debe a toxinas secretadas, las bacterias no suelen detectarse en muestras de sangre o heces. Se inocularon placas de agar MacConkey y sorbitol-agar MacConkey y placas de xilosa-lisina-desoxicolato (XLD) con muestras de heces y no revelaron colonias inusualmente coloreadas, y no se observaron colonias negras o colonias blancas en XLD. Todos los fermentadores de lactosa en agar MacConkey también fermentan sorbitol. Estos resultados descartaron agentes comunes de enfermedades transmitidas por alimentos: E. coli, Salmonella spp., y Shigella spp.

El análisis de la ensalada de pollo reveló un número anormal de cocos grampositivos dispuestos en racimos (Figura\(\PageIndex{2}\)). Un cultivo de cocos grampositivos libera burbujas cuando se mezcla con peróxido de hidrógeno. El cultivo se volvió amarillo al agar con sal de manitol después de una incubación de 24 horas.

Todas las pruebas apuntan a Staphylococcus aureus como el organismo que secretó la toxina. Las muestras de la ensalada mostraron la presencia de bacterias cocos grampositivas en racimos. Las colonias fueron positivas para catalasa. La bacteria creció en agar de sal de manitol fermentando manitol, como lo demuestra el cambio a amarillo del medio. El indicador de pH en el agar de sal de manitol es rojo fenol, el cual se vuelve amarillo cuando el medio es acidificado por los productos de fermentación.

Se sabe que la toxina secretada por S. aureus causa gastroenteritis severa. El organismo probablemente fue introducido en la ensalada durante la preparación por el manipulador de alimentos y multiplicado mientras que la ensalada se mantuvo en la temperatura ambiente cálida durante los discursos.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

1. ¿Cuáles son algunos otros factores que podrían haber contribuido al rápido crecimiento de S. aureus en la ensalada de pollo?
2. ¿Por qué no se inhibiría S. aureus por la presencia de sal en la ensalada de pollo?

Figura\(\PageIndex{2}\): Cocos grampositivos en racimos. (crédito: Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades)

Conceptos clave y resumen

• Los medios químicamente definidos contienen solo componentes químicamente conocidos.
• Los medios selectivos favorecen el crecimiento de algunos microorganismos al tiempo que inhiben a otros.
• Los medios enriquecidos contienen nutrientes esenciales agregados que un organismo específico necesita para crecer
• Los medios diferenciales ayudan a distinguir las bacterias por el color de las colonias o el cambio en el medio.