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8: Control químico del crecimiento microbiano - Desinfectantes y antibióticos - Biología


8: Control químico del crecimiento microbiano: desinfectantes y antibióticos

Desinfección - Control de microorganismos

La desinfección, en comparación, permite la posibilidad de que algunos organismos sobrevivan, con el potencial de reanudar el crecimiento cuando las condiciones se vuelvan más favorables.

A desinfectante es un agente químico que se utiliza para desinfectar objetos inanimados como superficies de trabajo y suelos. En la industria de la alimentación y el catering, especialmente en EE. UU., El términosaneamiento se utiliza para describir una combinación de limpieza y desinfección. Los desinfectantes son incapaces de matar las esporas en un período de tiempo razonable y, por lo general, son eficaces contra una gama más estrecha de organismos que los medios físicos. Descontaminación es un término que a veces se usa indistintamente con desinfección, pero su alcance es más amplio y abarca la eliminación o inactivación de productos microbianos como las toxinas, así como los propios organismos.

La acción letal de los desinfectantes se debe principalmente a su capacidad para reaccionar con proteínas microbianas y, por tanto, enzimas. En consecuencia, cualquier agente químico que pueda coagular, o desnaturalizar de cualquier otra forma, las proteínas actuará como desinfectante, y los compuestos que pertenecen a varios grupos pueden hacerlo.


AGENTES ANTIMICROBIANOS / ANTIBIÓTICOS

Desde su descubrimiento hace algunas décadas, los agentes antimicrobianos, en particular los antibióticos, han salvado a la humanidad de la morbilidad y mortalidad de innumerables enfermedades infecciosas y / o agentes patógenos incluso hasta la fecha. Independientemente del hecho de que los microorganismos patógenos han desarrollado genes de resistencia o rasgos que les permiten esquivar el ataque antimicrobiano de estos agentes o medicamentos, los agentes antimicrobianos (incluidos los antibióticos) con su destreza terapéutica siguen siendo invaluables para el manejo y tratamiento de enfermedades causadas por organismos patógenos. Agentes antimicrobianos son agentes naturales o químicos que se utilizan para matar o inhibir el crecimiento de microorganismos patógenos. Antibióticos son sustancias producidas por microorganismos y que tienen la capacidad de matar o inhibir el crecimiento de otros organismos.

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La frase agentes antimicrobianos se puede usar indistintamente con antibióticos. Tiempo agentes antimicrobianos incluyen antibióticos, antisépticos, conservantes, esterilizantes, desinfectantes y gases como el óxido de etileno (Et2O) gas que mata o inhibe el crecimiento de microbios antibioticos son básicamente sustancias sintetizadas de forma natural o química que también matan o inhiben el crecimiento de microbios. Antibióticos incluyen agentes antibacterianos, agentes antifúngicos, agentes antivirales y agentes antiprotozoarios que matan o inhiben específicamente el crecimiento de bacterias, hongos, virus y protozoos, respectivamente. Agentes antimicrobianos tienen tanto un espectro de actividad más amplio como un espectro de actividad más estrecho. Son agentes químicos que son selectivamente tóxicos contra los microorganismos patógenos, pero que no afectan de manera nociva a las células hospedadoras receptoras. Los agentes antimicrobianos también se pueden llamar agentes quimioterapéuticos que puede incluir medicamentos sintetizados artificialmente que no se producen naturalmente a partir de microorganismos. Los agentes quimioterapéuticos comprenden antibióticos, agentes antimicrobianos y otros fármacos utilizados para el tratamiento de enfermedades microbianas y no microbianas como el cáncer.

Los agentes quimioterapéuticos se sintetizan químicamente a partir de compuestos químicos. Quimioterapia simplemente significa el uso de medicamentos para tratar enfermedades o infecciones microbianas. La mayoría de los antibióticos nuevos son productos biológicos que se modifican químicamente o se sintetizan químicamente a partir de sus derivados naturales. La frase agentes antimicrobianos engloba agentes antibacterianos (que matan o inhiben el crecimiento de bacterias), agentes antifúngicos (que matan o inhiben hongos), agentes antivirales (que inactivan los agentes virales) y agentes antiprotozoarios (que se utilizan para tratar enfermedades causadas por protozoos). Los agentes antimicrobianos también incluyen otros agentes físicos o químicos tales como antisépticos y desinfectantes que no se administran por vía oral o parenteral a un paciente enfermo, pero que pueden usarse para controlar las actividades de los microorganismos patógenos en el cuerpo de los organismos vivos, así como para eliminar los microbios del medio ambiente. Existen varios agentes antimicrobianos para el control de microbios en el medio ambiente y también para su eliminación del cuerpo. Sin embargo, solo se destacarán en este libro los diversos agentes antimicrobianos (en particular, antibióticos, agentes antivirales, agentes antifúngicos y agentes antiprotozoarios) utilizados en medicina clínica, su mecanismo de acción, usos clínicos y efectos secundarios. Si bien algunos agentes antimicrobianos (especialmente los antibióticos) son sintetizados naturalmente por algún grupo de microorganismos, otros se sintetizan artificialmente en el laboratorio como derivados semisintéticos o sintéticos de los antibióticos sintetizados naturalmente.

El descubrimiento fortuito de la penicilina (producida naturalmente por Penicillium notatum y P. chrysogenum), el primer antibiótico de Alexander Fleming en 1929 marcó el comienzo de la era de los agentes antimicrobianos. Esto condujo al descubrimiento y desarrollo de varios otros medicamentos que se utilizan actualmente para controlar los efectos negativos de los microorganismos patógenos en los sistemas vivos e incluso en el medio ambiente. Por ejemplo, las sulfamidas o sulfonamidas (anteriormente conocidas como prontosil), que son drogas sintéticas, fueron descubiertas por Gerhard Domagk a principios de la década de 1930. Esto también condujo al descubrimiento de varios agentes antimicrobianos sintéticos, incluidos algunos fármacos antituberculosos como la isoniazida. Esto hizo que la penicilina y las sulfonamidas fueran los primeros agentes antimicrobianos que se utilizarían en la medicina clínica para tratar una variedad de enfermedades e infecciones relacionadas con las bacterias. Paul Ehrlich y sus colegas habían sintetizado anteriormente Salvarsan (Arsfenamina) en 1910. Salvarsan tenía actividad contra la sífilis (causada por Treponema pallidum), una enfermedad de transmisión sexual (ETS). Este descubrimiento de Salvarsan por Ehrlich y sus colegas, junto con el descubrimiento de las penicilinas por Fleming, así como el descubrimiento de las sulfonamidas por Domagk, marcó el comienzo de la era de la quimioterapia en la medicina clínica.

Aunque los microorganismos patógenos se han vuelto más innovadores para evadir la acción de la mayoría de los agentes antimicrobianos (especialmente al desarrollar genes de resistencia y enzimas que hidrolizan los antibióticos que les permiten permanecer activos incluso frente al ataque de los antimicrobianos), los fármacos disponibles que se utilizan en la medicina clínica hoy en día todavía sigue siendo la arma más poderosa de que dispone la humanidad para el control y el tratamiento eficaces de las enfermedades infecciosas causadas por microbios. El descubrimiento de agentes antimicrobianos, en particular los antibióticos, ha tenido un gran impacto y ha transformado la práctica de la medicina. El descubrimiento de nuevos fármacos (aunque lento en comparación con la velocidad a la que los patógenos desarrollan resistencia a los fármacos disponibles) ha continuado aliviando los sufrimientos del hombre en términos de matar y / o inhibir el crecimiento de microorganismos patógenos. in vitro o en vivo.

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Una relación microbiana beneficiosa en el cuerpo humano

Un ejemplo de una relación microbiana beneficiosa en el cuerpo humano es entre los microbios y la cavidad bucal. La boca consta de diferentes hábitats microbianos, que incluyen dientes, encías, lengua, labios, mejillas y paladar blando. Los microbios que habitan la cavidad oral humana se conocen como microflora oral (Almståhl, Wikström y Fagerberg-Mohlin, 2015). La microflora oral consta de más de 600 especies, por ejemplo, especies de Synergistetes, Bacteroidetes, Spirochaetes, Chloroflexi, Firmicutes, Actinobacteria, Chlamydiae, Fusobacteria, Proteobacteria, Streptococcus, Euryarchaeota, y Tenericutes. La microbiota oral puede suspenderse en saliva o adherirse a las superficies bucales como una biopelícula de placa. Las bacterias se benefician de su huésped mediante el uso de líquidos en la cavidad bucal para mantener la homeostasis de la biopelícula de placa. Además, la saliva contiene proteínas y glicoproteínas que nutren a las poblaciones microbianas. Por otro lado, la cavidad bucal se beneficia de la asociación porque la microflora bucal evita que las especies patógenas se adhieran a la superficie de la mucosa y provoquen enfermedades.


Preguntas frecuentes: agentes antibióticos

¿Qué es un antibacteriano y cómo se clasifican los antibacterianos?
En su definición más amplia, un antibacteriano es un agente que interfiere con el crecimiento y la reproducción de bacterias. Si bien los antibióticos y los antibacterianos atacan a las bacterias, estos términos han evolucionado a lo largo de los años para significar dos cosas diferentes. Los antibacterianos ahora se describen más comúnmente como agentes utilizados para desinfectar superficies y eliminar bacterias potencialmente dañinas. A diferencia de los antibióticos, no se utilizan como medicamentos para humanos o animales, sino que se encuentran en productos como jabones, detergentes, productos para la salud y el cuidado de la piel y limpiadores domésticos.

¿Cuáles son algunos antibacterianos comunes?
Los antibacterianos se pueden dividir en dos grupos según su velocidad de acción y producción de residuos: el primer grupo contiene aquellos que actúan rápidamente para destruir bacterias, pero desaparecen rápidamente (por evaporación o descomposición) y no dejan residuos activos (denominados no produce residuos). Ejemplos de este tipo son los alcoholes, cloro, peróxidos y aldehídos. El segundo grupo consiste principalmente en compuestos más nuevos que dejan residuos de acción prolongada en la superficie a desinfectar y, por lo tanto, tienen una acción prolongada (denominada productor de residuos). Los ejemplos comunes de este grupo son el triclosán, el triclocarbán y el cloruro de benzalconio. Consulte la Tabla de antibacterianos.

¿Qué tan comunes son los antibacterianos en los productos de consumo?
Todos los productos que afirman matar bacterias y / o virus tienen algún tipo de agente antibacteriano. Los alcoholes, el cloro y los peróxidos se han utilizado durante muchas décadas en productos sanitarios y de limpieza. En las últimas dos décadas, los antibacterianos que producen residuos, que alguna vez se usaron casi exclusivamente en instituciones de salud, se han agregado a un número creciente de productos para el hogar, particularmente jabones y agentes de limpieza. Una encuesta reciente informó que el 76% de los jabones líquidos de 10 estados de los EE. UU. Contenían triclosán y aproximadamente el 30% de los jabones en barra contenían triclocarbán. Muchos compuestos de limpieza contienen compuestos de amonio cuaternario. Debido a que estos compuestos tienen nombres químicos muy largos, a menudo no se reconocen fácilmente como agentes antibacterianos en las etiquetas de los envases. Más recientemente, el triclosán se ha adherido a la superficie de muchos productos diferentes con los que entran en contacto los seres humanos, como utensilios de cocina de plástico, tablas de cortar, tronas, juguetes, ropa de cama y otras telas.

¿Está regulado el uso de agentes antibacterianos en los EE. UU.?
La regulación o no de un agente antibacteriano depende de su uso previsto y de su eficacia. La Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) regula los jabones antibacterianos y las sustancias antibacterianas que se usarán en el cuerpo o en alimentos procesados, incluidos los envoltorios de alimentos y los agentes que se agregan al agua involucrados en el procesamiento de alimentos.

Si una sustancia no está destinada a su uso en el cuerpo o en el interior, está registrada por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA) en virtud de la Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas. Las sustancias se registran como agentes antimicrobianos para la salud pública o no para la salud pública.

¿Cuál es la diferencia entre bacteriostáticos, desinfectantes, desinfectantes y esterilizadores?
La EPA clasifica los antimicrobianos de salud pública como bacteriostáticos, desinfectantes, desinfectantes y esterilizadores en función de su eficacia en la destrucción de microorganismos. Los bacteriostáticos inhiben el crecimiento bacteriano en ambientes inanimados. Los desinfectantes son sustancias que matan un cierto porcentaje de microorganismos de prueba en un período de tiempo determinado. Los desinfectantes destruyen o inactivan irreversiblemente todos los microorganismos de prueba, pero no necesariamente sus esporas. Los esterilizadores destruyen todas las formas de bacterias, hongos y otros microorganismos y sus esporas.

Los desinfectantes pueden clasificarse además como agentes de espectro amplio o limitado. Un desinfectante de amplio espectro destruye las bacterias gramnegativas y grampositivas. Un desinfectante de espectro limitado debe especificar claramente los microorganismos específicos contra los que actúa.

¿Qué tan beneficiosos son los antibacterianos?
Los antibacterianos son definitivamente efectivos para matar bacterias, sin embargo, existe una controversia considerable en torno a sus beneficios para la salud. Los agentes que no producen residuos se han utilizado durante muchos años y siguen siendo agentes eficaces para controlar los organismos patógenos en una amplia variedad de entornos sanitarios y domésticos. Cuando se usan bajo estrictas pautas de aplicación, los agentes productores de residuos han demostrado ser efectivos para controlar infecciones bacterianas y fúngicas en entornos clínicos como hospitales, hogares de ancianos, guarderías neonatales y otras instalaciones de atención médica donde puede haber un alto riesgo de infección.

Algunos productos de consumo han demostrado su eficacia para afecciones específicas: la pasta de dientes antibacteriana ayuda a controlar la enfermedad periodontal (de las encías), los desodorantes antibacterianos suprimen las bacterias que causan el olor y los champús anticaspa ayudan a controlar la caspa. Sin embargo, hasta la fecha, no hay evidencia que respalde las afirmaciones de que los antibacterianos brindan beneficios adicionales para la salud cuando los usa el consumidor general.

¿Son seguros los agentes antibacterianos?
Cuando se usa según las instrucciones para superficies externas, los agentes antibacterianos se consideran relativamente no tóxicos. Sin embargo, algunos pueden causar irritación de la piel y los ojos, y todos tienen el potencial de causar daño si no se almacenan o se usan correctamente. Además, las evaluaciones de riesgo se basan en agentes únicos y no consideran los efectos de usos múltiples o compuestos múltiples. Se ha informado de triclosán en aguas superficiales, plantas de tratamiento de aguas residuales, bilis de pescado y leche materna, pero actualmente se desconoce la importancia de estos hallazgos.

¿Los antibacterianos crean bacterias resistentes?
Debido a su rápido efecto de destrucción, no se cree que los agentes antibacterianos que no producen residuos creen bacterias resistentes. La resistencia resulta del uso prolongado a concentraciones bajas, una condición que ocurre cuando los consumidores usan agentes productores de residuos como triclosán y triclocarbán. Hasta hace poco, se aceptaba que estos agentes no afectaban un proceso específico en las bacterias, y debido a esto, era poco probable que pudieran surgir bacterias resistentes. Sin embargo, evidencia de laboratorio reciente indica que el triclosán inhibe un paso específico en la formación de lípidos bacterianos involucrados en la estructura de la pared celular. Experimentos adicionales encontraron que algunas bacterias pueden combatir el triclosán y otros biocidas con sistemas de exportación que también podrían bombear antibióticos. Se demostró que estos mutantes resistentes al triclosán también eran resistentes a varios antibióticos, específicamente cloranfenicol, ampicilina, tetraciclina y ciprofloxacina.

Se ha encontrado resistencia a los antibacterianos donde estos agentes se utilizan continuamente (como en el hospital y la industria alimentaria) sin embargo, en la actualidad, este modesto aumento de la resistencia aún no ha creado un problema clínico.

¿Puede el uso generalizado de agentes antibacterianos producir bacterias más resistentes?
Muchos científicos sienten que esto es un peligro potencial, pero otros argumentan que las condiciones de laboratorio utilizadas en los estudios de investigación no representan el "mundo real". Hasta ahora, los estudios sobre el uso de antibacterianos en productos para el hogar como jabón, desodorante y pasta de dientes no han mostrado ningún desarrollo detectable de resistencia. Sin embargo, estos productos solo se han utilizado durante un período de tiempo relativamente corto y los estudios de sus efectos aún son extremadamente limitados.

¿Existen otras preocupaciones sobre el uso de agentes antibacterianos?
Sí, los expertos creen que el uso de estos agentes genera una falsa sensación de seguridad que puede hacer que las personas se vuelvan laxas en sus hábitos de higiene. El uso de antibacterianos no debe considerarse una alternativa a la higiene normal, excepto cuando las prácticas de higiene normales sean imposibles.

Siempre debe recordarse que la mayoría de las bacterias son inofensivas y, en muchos casos, incluso beneficiosas. En realidad, muy pocas bacterias causan enfermedades. Los antibacterianos no discriminan y un ataque total a las bacterias en general no está justificado. El uso constante de agentes desinfectantes tiende a alterar las bacterias normales que actúan como barreras contra los patógenos invasores. Esto puede provocar cambios en las poblaciones bacterianas y crear un "espacio" para que las bacterias que causan enfermedades ingresen y establezcan la infección.

Además, algunos científicos han reunido evidencia que muestra que los hogares demasiado higiénicos durante la primera infancia pueden estar relacionados con la aparición de alergias más adelante en la vida. En esta "hipótesis de la higiene", las alergias se desarrollan porque el sistema inmunológico infantil no madura adecuadamente debido a la falta de contacto con las bacterias inmunoestimulantes. Esta hipótesis sigue siendo controvertida y requiere más investigación para su validación.

¿Existen otros métodos de limpieza eficaces para prevenir la propagación de enfermedades?
Para la mayoría de los propósitos, lavarse con jabón normal y enjuagar con agua corriente, seguido de un secado completo, todavía se considera la forma más importante de prevenir la transmisión de enfermedades (consulte Lavado de manos). Esto es especialmente importante después de ir al baño, cambiar un pañal, vaciar un cubo de pañales, limpiar el baño o después de manipular carne o aves crudas. Varios agentes tradicionales comunes son eficaces contra una amplia gama de organismos causantes de enfermedades. Estos incluyen soluciones al 70% de alcohol etílico o isopropílico, lejía doméstica y peróxido de hidrógeno. A diferencia del triclosán y otros agentes de acción prolongada, estos productos destruyen múltiples componentes celulares a la vez en lugar de atacar un proceso bacteriano específico.

¿Cuándo son útiles los antibacterianos?
Si bien no hay evidencia de que el uso rutinario de antibacterianos confiera un beneficio para la salud, son útiles cuando el nivel de saneamiento es crítico y se deben tomar precauciones adicionales para prevenir la propagación de enfermedades. Por tanto, son importantes en hospitales, guarderías e instalaciones sanitarias y otros entornos con altas concentraciones de bacterias infecciosas. En el hogar, pueden ser necesarios para el cuidado de enfermería de personas enfermas con infecciones específicas, o para aquellos cuyo sistema inmunológico se ha debilitado por enfermedades crónicas, quimioterapia o trasplantes. En estas circunstancias, los antibacterianos deben usarse de acuerdo con el protocolo, preferiblemente bajo la guía de un profesional de la salud.


Abstracto

El efecto de los cloruros de benzalconio (BAC), una clase ampliamente utilizada de desinfectantes de amonio cuaternario, sobre la estructura de la comunidad microbiana y la resistencia a los antimicrobianos se investigó utilizando tres comunidades microbianas aeróbicas: BAC sin exposición (DP, alimentado con una mezcla de dextrina / peptona), BAC- expuestos (DPB, alimentados con una mezcla de dextrina / peptona y BAC) y enriquecidos con BAC (B, alimentados solo con BAC). La exposición a largo plazo a BAC redujo la diversidad de la comunidad y resultó en el enriquecimiento de especies resistentes a BAC, predominantemente Pseudomonas especies. La exposición de las dos comunidades microbianas a BAC disminuyó significativamente su susceptibilidad a BAC, así como a tres antibióticos clínicamente relevantes (penicilina G, tetraciclina, ciprofloxacina). La mayor resistencia a BAC y penicilina G de las dos comunidades expuestas a BAC se atribuye principalmente a la degradación o transformación de estos compuestos, mientras que la resistencia a tetraciclina y ciprofloxacina se debe en gran parte a la actividad de las bombas de salida. La cuantificación de varios genes clave de resistencia a múltiples fármacos mostró un número mucho mayor de copias de estos genes en las comunidades microbianas DPB y B en comparación con la comunidad DP. En conjunto, nuestros hallazgos indican que la exposición de una comunidad microbiana a BAC da como resultado una mayor resistencia a los antibióticos, lo que tiene importantes implicaciones para la salud humana y ambiental.


Los in vitro efectos antibacterianos de sales orgánicas, desinfectantes químicos y antibióticos contra patógenos de la enfermedad negra en camarones de hadas de Tailandia

Correspondencia L Sanoamuang, Centro de Investigación Taxonómica Aplicada, Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad de Khon Kaen, Khon Kaen 40002, Tailandia (correo electrónico: [email protected]) Buscar más artículos de este autor

Centro de Investigación Taxonómica Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad de Khon Kaen, Khon Kaen, Tailandia

Laboratorio de Enfermedades de los Peces, Universidad de Ciencias de la Vida y Veterinaria de Nippon, Tokio, Japón

Centro de Investigación Taxonómica Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad de Khon Kaen, Khon Kaen, Tailandia

Facultad de Ciencias, Universidad Mahasarakham, Maha Sarakham, Tailandia

Correspondencia L Sanoamuang, Centro de Investigación Taxonómica Aplicada, Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad de Khon Kaen, Khon Kaen 40002, Tailandia (correo electrónico: [email protected]) Buscar más artículos de este autor

Abstracto

Se evaluaron los efectos antibacterianos de sales orgánicas, desinfectantes químicos y antibióticos en cultivos de Aeromonas hydrophila C03, Aeromonas sobria C26, A. sobria C29, Aeromonas caviae C24 y Acinetobacter sp. SH-94B, los patógenos que causan la enfermedad negra que se encuentran en los camarones de hadas (Streptocephalus sirindhornae Sanoamuang et al. (2000) y Branchinella thailandensis Sanoamuang, Saengphan & Murugan) de Tailandia. Las concentraciones inhibitorias mínimas (CMI) de sales orgánicas (cloruro de sodio y cloruro de potasio) y antibióticos (oxitetraciclina dihidrato, sulfato de estreptomicina, monosulfato de kanamicina, cloranfenicol y ampicilina) se determinaron mediante el método de dilución en agar. El efecto de los desinfectantes químicos (hipoclorito de sodio y dióxido de cloro) se evaluó exponiendo bacterias a diferentes concentraciones de estos químicos durante diferentes períodos de tiempo. Curiosamente, todas las cepas eran intrínsecamente resistentes al cloruro de sodio y al cloruro de potasio al 0,25-3%. El efecto del hipoclorito de sodio fue mayor que el del dióxido de cloro, y 5-20 μg mL -1 de hipoclorito de sodio fue suficiente para inhibir el crecimiento de estas bacterias, pero el tiempo de exposición varió, dependiendo de la especie bacteriana. De los antibióticos probados, el cloranfenicol y el dihidrato de oxitetraciclina inhibieron completamente las cepas seleccionadas. El cloranfenicol mostró el efecto antibacteriano más alto contra todas las especies patógenas: la CMI y la concentración bactericida mínima (MBC) variaron de 0,8 a 3,1 μg mL -1 de 3,1 a 6,25 μg mL -1, respectivamente. Para lograr el control de la enfermedad negra durante el cultivo de camarones de hadas, los datos derivados de este estudio se pueden utilizar como base para más pruebas de toxicidad. en vivo.


Pregunta : 1. Etanol al 70% 2. Lejía 3. Peróxido de hidrógeno 4. Betadine 5. Amoníaco 6. Vinagre blanco 7. Burbujas de fregado 8. Hamamelis 1. Ampicilina 2. Cloranfenicol 3. Eritoromicina 4. Gentamicina 5. Neomicina 6. Penicilina 7. Polimixina B 8. Estreptomicina 9. Tetraciclina 1. Describa los efectos de varios desinfectantes químicos que utilizó. ¿Eran todos por igual?

1. Describe los efectos de varios desinfectantes químicos que usaste. ¿Fueron todos igualmente efectivos para controlar el crecimiento bacteriano? ¿Cómo lo sabes?

2. Describe los efectos de los distintos antibióticos que usaste. ¿Fueron todos igualmente efectivos para controlar el crecimiento bacteriano? ¿Cómo lo sabes?

3. Comparar la eficacia de los diferentes antibióticos y desinfectantes químicos. ¿Cuál parece ser mejor para controlar el crecimiento bacteriano? ¿Los usaría para detener el crecimiento de bacterias en su hogar o en su cuerpo? ¿Por qué crees que es así?

4. Si fueras un médico que trataba a un paciente infectado con Staphylococcus aureus, una bacteria que causa infecciones cutáneas leves a moderadas, ¿qué antibiótico recetaría? ¿Por qué?

5. ¿Puede pensar en alguna limitación de esta técnica para probar la eficacia de los agentes antimicrobianos?


Los organismos evolucionan a lo largo de generaciones mediante el proceso de selección natural. Los individuos de cada población presentan variaciones en su ADN. La selección natural es el proceso mediante el cual algunos individuos de una población tienen más éxito en producir descendencia, debido a las variaciones genéticas que poseen. Durante muchas generaciones, la selección natural conduce a una mayor frecuencia de genes beneficiosos en la población.

En el laboratorio, las bacterias pueden dar lugar a una nueva generación cada 15 y 20 minutos (Todar, 2002). Este rápido tiempo de generación los convierte en un buen modelo experimental para estudiar los efectos de la presión de selección en una población. En este proyecto, estudiará si la capacidad de las bacterias para adquirir resistencia a los desinfectantes depende de la concentración del desinfectante.

Este proyecto tiene aplicaciones potenciales en situaciones de la vida real. Cuando vaya a la tienda, podrá encontrar una amplia variedad de jabones antibacterianos disponibles. ¿Pueden los residuos de los jabones antibacterianos funcionar realmente como un mecanismo de selección para el desarrollo de bacterias resistentes?

Este proyecto utiliza el método de difusión en disco de Kirby-Bauer para medir la eficacia de un agente antimicrobiano. Así es como funciona. Las bacterias de interés se frotan uniformemente a través de una placa de cultivo. A continuación, se coloca sobre la superficie del agar un disco de papel de filtro, impregnado con el compuesto a ensayar. El compuesto se difunde desde el papel de filtro al agar. La concentración del compuesto será mayor cerca del disco y disminuirá gradualmente a medida que aumente la distancia desde el disco. Si el compuesto es eficaz contra las bacterias a una determinada concentración, no crecerán colonias donde la concentración en el agar sea mayor o igual que esa concentración eficaz. Esta región se denomina "zona de inhibición". Por tanto, el tamaño de la zona de inhibición es una medida de la eficacia del compuesto: cuanto mayor sea el área despejada alrededor del disco de filtro, más eficaz será el compuesto. La figura 1, a continuación, ilustra la idea.

Las bacterias se someterán a cinco rondas de exposición, a cada concentración de desinfectante. Para cada ronda, determinará el grado de resistencia midiendo la zona de inhibición para cada dilución del compuesto de prueba. Después de cada ronda, seleccionará una colonia más cercana al disco para otra ronda de exposición. ¿Aumenta la resistencia después de cinco rondas de selección? ¿Tiene la concentración de desinfectante algún efecto sobre el desarrollo de resistencias?


El efecto de la concentración de antibióticos sobre el crecimiento bacteriano

Hipótesis nula: el aumento de la concentración de antibiótico no tiene ningún efecto sobre el crecimiento bacteriano. Hipótesis experimental: el aumento de la concentración de antibiótico disminuye el crecimiento bacteriano.

Las bacterias son procariotas y pueden identificarse por su forma. Las bacterias esféricas se denominan cocos, las bacterias en forma de bastón se denominan bacilos, las bacterias en forma de espiral se denominan espirillas y las bacterias de forma curva se denominan vibrio. Todas las bacterias poseen una pared celular, una membrana celular y un citoplasma, pero no tienen un núcleo definido ni una membrana nuclear. Algunas bacterias pueden contener otras estructuras como mesosomas, pili, membranas fotosintéticas, ribosomas 70S, flagelo y cápsulas de limo. Todos estos pueden beneficiar a una bacteria, por ejemplo, el flagelo permite que una bacteria se vuelva móvil para que pueda moverse a condiciones más favorables, y una cápsula de limo que puede prevenir la deshidratación celular y proteger contra los antibióticos. Las bacterias funcionan principalmente asexualmente mediante un proceso llamado fisión binaria, en el que una célula se divide en dos células hijas. Las bacterias necesitan nutrientes para proporcionar energía y materias primas para la biosíntesis. Se necesita energía para la síntesis de nuevos materiales celulares y para la motilidad celular. La energía se obtiene de la luz solar o de la oxidación de compuestos químicos dependiendo de si las bacterias son fototróficas o quimiotróficas.

Un antibiótico es un compuesto generalmente producido por microorganismos, que inhibe o mata las bacterias. Por lo general, actúan de una o dos formas bacteriostáticas: inhibe o previene el crecimiento bacteriano o bactericida: en realidad matan las bacterias. Un antibiótico puede actuar sobre las bacterias de una de estas cuatro formas: Alteración de la membrana celular: los antibióticos alteran la estructura de la membrana celular haciéndola más permeable y provocando la muerte celular. Inhibición de la síntesis de la pared celular: los antibióticos pueden inhibir las enzimas involucradas en la síntesis de enlaces cruzados de péptidos en la pared celular, lo que hace que la pared celular se debilite. El agua entra constantemente en la celda y la celda estalla debido al aumento de presión. Esto se conoce como lisis osmótica. Inhibición de la traducción de ARNm: los antibióticos pueden inhibir la síntesis de proteínas al unirse a través de los ribosomas bacterianos, pero no afectan a las células eucariotas. Inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos: antibióticos que pueden inhibir la replicación del ADN.

Los antibióticos también existen en un espectro para mostrar cómo y cuándo pueden usarse. Algunos se conocen como antibióticos de amplio espectro y, por lo tanto, son efectivos contra una amplia gama de bacterias y pueden usarse inicialmente en el tratamiento de infecciones bacterianas indeterminadas. Mientras que otros antibióticos se denominan antibióticos de espectro reducido, estos son eficaces contra un pequeño grupo específico de bacterias.

Sin embargo, es posible que los antibióticos no sean efectivos para algunas bacterias debido a que un número cada vez mayor de especies bacterianas se vuelven resistentes a los antibióticos. Un organismo resistente a los antibióticos se desarrolla y puede crecer y reproducirse con éxito a pesar de la presencia del antibiótico. Las bacterias se vuelven resistentes a los antibióticos cuando obtienen los genes de resistencia a los fármacos mediante una mutación espontánea o la transferencia de genes de resistencia de otras bacterias. La transmisión de la resistencia a los antibióticos puede ocurrir de dos formas. La transmisión vertical de genes es donde surge la resistencia a los antibióticos debido a la mutación y las bacterias que contienen el gen de resistencia sobreviven cuando se exponen a los antibióticos. Estas bacterias luego se reproducen y transmiten el gen de resistencia a las generaciones futuras. La transmisión horizontal de genes se produce mediante un proceso conocido como conjugación. La célula donante produce un tubo de conjugación, que conecta dos células bacterianas. Las células del donante replican su plásmido que contiene un gen de resistencia y pasan la copia del plásmido a la otra bacteria. La célula receptora recibe el plásmido y ahora tiene el gen de resistencia a los antibióticos.

Aparato
9 tubos de ensayo estériles con tapones de algodón
Jeringas estériles (10 ml)
Mechero bunsen
Incubadora (25oC)
Colorimetro
10 cubetas
Bata de laboratorio
Gafas de protección
Medios de nutrientes
Antibiótico (25ml)
Agua esterilizada (25ml)

1) The workbench was mopped using disinfectant to remove any live microorganisms. 2) A sample of 5ml of bacteria culture was measured out using a sterile syringe and mixed into a small beaker with 45ml of media culture. 3) 9 sterile test tubes with cotton wool bungs were labeled with known concentrations of the antibiotic from the table shown below.

Antibiotic concentration (%)
Antibiotic volume (ml)
Sterile water volume (ml)
0 (control)
0
5.0
10
0.5
4.5
20
1.0
4.0
40
2.0
3.0
50
2.5
2.5
60
3.0
2.0
70
3.5
1.5
90
4.5
0.5
100
5.0
0

4) The concentrations of antibiotics were then made up and then placed in the test tubes and using sterile syringes and placing test tubes through a blue flame on the Bunsen burner to maintain aseptic technique. 5) 5ml of bacteria with nutrient media was then added to each test tube using a sterile syringe. 6) Test tubes were then placed into the incubator at 25oC for 48 hours. 7) Once incubation had taken place the light absorbency of the bacterial cultures were measured using a colorimeter. This was after zeroing the colorimeter using the nutrient media and ensuring that the test tubes were shaken before the samples were placed in the cuvettes.

Antibiotic (%)
Volume of antibiotic (cm3)
Volume of water (cm3)
Light absorbancy (abs)
1
Light absorbancy (abs)
2
Light absorbancy (abs)
3

I have produced a graph from my mean results the graph shows that there is an overall negative correlation and that as you increase the concentration of antibiotic the mean absorbtion of light intensity within the cuvette containing the bacterial culture decreases. This is shown as for my control, which contained no antibiotics the absorbtion levels were as high as 0.192 arbitrary units and had a mean value of 0.167. When you began to increase the amount of antibiotic in the mixture the mean value decreased down to 0.028 arbitrary units. However there are a few values that I have left out as they are anomalies, as they don’t match the trend being shown on my graph. These are the mean results at 10%, 40% and 70% of antibiotic concentration.

ΣD2=238
rs= 1- 6ΣD2 = 1- 6x238 = -0.98
n(n2-1) 9(92-1)

Critical value at 5% level of significance for 9 pairs of values = (-)0.60

Therefore from the results of my spearmans rank, I can reject my null hypothesis and say that there is a 95% chance that my results are not due to chance because I have a value above the critical value of (-)0.60.

As my results show that increasing the concentration of antibiotics reduces the amount of bacteria, this supports my scientific theory. Therefore proving that antibiotics do kill bacteria and reduce bacterial growth. The antibiotic could be doing this by altering the cell membrane of the bacterial cells and making it more permeable therefore leading to cell death, inhibiting the enzymes involved in the synthesis of peptide cross-links in the cell wall causing the cell wall to weaken so that water constantly enters the cell and the cell bursts due to increase in pressure. They could be inhibiting protein synthesis by binding across bacterial ribosome or they could be inhibiting the DNA replication of the bacterial cells. You cannot tell from this investigation how the antibiotic is working but only that it is. As the experiment was started with a 0% concentration of antibiotics this is the control of my experiment and I got a mean result of 0.167 arbitrary units, this should be the highest value of all my results if it is true that increasing the concentration of antibiotics reduces the bacterial growth. However, this is not the case as for my mean value at 10% concentration of antibiotics in the media, I got a result of 0.170 arbitrary units. On my graph I treated this as an anomaly though as it does not match the trend on the rest of my results and is probably caused by a number of things. For example there could have been a contamination of bacteria during the experiment which led to an increase growth of bacteria in that test tube, the cotton wool bung may have become looser or been smaller on that test tube aswell which meant more O2 could enter the test tube which would increase the amount of respiration and therefore the increase the bacterial growth in the test tube. The cuvette, which I used to measure the light absorbency of this sample, may have been scratched or dirty, which would have then increased the amount of light being absorbed and caused a higher value than usual. The syringe may have also caused this anomaly, as even though they were used to maintain aseptic technique they may have contained bubbles so less antibiotic could have been measured than what was needed, or more growth media could have been added than in the other tubes, which would both benefit the growth of bacteria. These reasons for anomalies may also be the cause for the anomalies at 40% and 50% concentrations where I feel that they are also higher than they should have been and do not fit the rest of the trend, and also the odd values within my 3 repeats which have been highlighted on my table. Whereas within my results at the 70% concentration of antibiotics I got a really low result in my first out of three repeats. This lower anomaly may have resulted because of a number of things, for example the tube may not have been shaken properly before a sample was put into the cuvette, this means that any bacteria present may have been stuck to the bottom of the test tube. The cotton wool was not controlled and the same for each test tube so there may have been less O2 entering the tube, so less respiration and less bacterial growth. Also as stated before the syringe is not very accurate due to bubbles and it being harder to read, so there might have been a higher volume of antibiotic in this test tube then there should have been, or a lower volume of nutrient media, which is required for bacterial growth.

There were a lot of limitations to this experiment, which could of affected the results and their reliability. These include things like the cotton wool bungs, as they were not controlled as I have previously mentioned, this means they are all different sizes and so will let different amounts of oxygen into each test tube. This could have affected my results by meaning there was more or less bacterial growth depending on whether more or less oxygen was entering the test tube compared to the other test tubes. The sterile syringes that were used were also a limitation this is because there are not precise enough and usually got air bubbles in. This meant that you could not guarantee that the correct volume was being measured for each solution, an alternative to the syringes could have been pipettes as they are more precise and easier to use and read. When using the colorimeter to measure the light absorbancy of each bacterial solution, the same cuvette was not used each time, therefore the results may not have been accurate as one cuvette may have been brand new whereas others could have been older and dirty or scratched which would have affected the reading on the colorimeter. Also using the colorimeter to measure the light absorbancy of these test tubes to give a measurement of the bacteria is a limitation in itself. This is because colorimetry can only be used for a total cell count and not a viable cell count. This means that any dead bacterial cells will still be counted along with the live bacterial cells. This would affect the results of the investigation as the antibiotics may have killed the bacteria in the test tube but the colorimeter will still identify them because they are dead cells, this could also be why there are higher anomalies at 10% 40% and 70%. Lastly this investigation was only tested on one antibiotic and one bacteria, this is a limitation because you can make a conclusion about these bacteria and antibiotic, but you cannot apply the results to every other bacteria and antibiotic, the test would have to be carried out on more samples of different bacteria and antibiotic first to make the results more reliable.

Overall these limitations could affect the graph being produced for this investigation. If a limitation has caused a shift of a point on the graph, maybe at 20% making it higher than it should be, if this value was accurate it may be lower, and therefore these limitations can change the point at which the majority of bacteria is killed off. However the limitations will not affect the overall conclusion for the investigation, because there is still an overall trend that as the antibiotic concentration increased the number of bacteria decreases.


Ver el vídeo: DNA Replication Updated (Diciembre 2021).