Microbiología - Ejemplos y ejercicios

Microbiología: ejemplos resueltos y ejercicios

La microbiología estudia los microorganismos: bacterias y arqueas (procariotas), protozoos, algas microscópicas y hongos microscópicos como las levaduras (eucariotas), y las formas acelulares como los virus. En esta lección aplicamos los conceptos clave con ejemplos tipo PAU.

Repaso rápido

• Bacterias: células procariotas, sin núcleo ni orgánulos membranosos. Tienen ADN circular (nucleoide), a menudo plásmidos, ribosomas 70S y pared celular de peptidoglucano (mureína).
• Tinción de Gram: las bacterias Gram positivas tienen una pared gruesa de peptidoglucano y quedan teñidas de violeta; las Gram negativas tienen una capa fina de peptidoglucano y una membrana externa, pierden el cristal violeta con el alcohol y se ven rojas o rosas tras la safranina.
• Reproducción bacteriana: por bipartición (división binaria). La variabilidad genética se obtiene por mutación y por mecanismos parasexuales: transformación, transducción y conjugación.
• Virus: formas acelulares formadas por un ácido nucleico (ADN o ARN) y una cubierta de proteínas (cápsida); algunos tienen envoltura lipídica. Son parásitos obligados.
• Ciclos de los bacteriófagos: en el ciclo lítico el virus se multiplica y destruye la bacteria al liberarse; en el ciclo lisogénico el ADN viral se integra en el cromosoma bacteriano como profago y se replica con él hasta que se activa.
• Antibióticos: actúan sobre estructuras bacterianas, como la pared (la penicilina impide la síntesis de peptidoglucano) o los ribosomas 70S. No sirven contra los virus.

Ejemplo resuelto 1: crecimiento bacteriano

Enunciado: una bacteria se divide cada 20 minutos. Si partimos de 100 bacterias en condiciones óptimas, ¿cuántas habrá al cabo de 2 horas?

Resolución paso a paso:

1. Número de generaciones: 120 min / 20 min = 6 generaciones.
2. En cada generación la población se duplica: N = N₀ · 2ⁿ.
3. N = 100 · 2⁶ = 100 · 64 = 6400 bacterias.

En la realidad este crecimiento exponencial solo se mantiene un tiempo: la curva de crecimiento tiene una fase de latencia, una fase exponencial, una fase estacionaria (se agotan los nutrientes y se acumulan desechos) y una fase de muerte.

Ejemplo resuelto 2: interpretar una tinción de Gram

Enunciado: al teñir una muestra, unas bacterias quedan violetas y otras rosas. ¿Por qué? ¿Cuáles serán más sensibles a la penicilina?

Resolución: las violetas son Gram positivas: su gruesa capa de peptidoglucano retiene el complejo cristal violeta-yodo. Las rosas son Gram negativas: el alcohol las decolora y toman la safranina. La penicilina impide la síntesis del peptidoglucano, y en general las Gram positivas son más sensibles, porque su pared depende más de él y no tienen membrana externa que dificulte la entrada del antibiótico.

Ejemplo resuelto 3: ciclo lítico y lisogénico

Enunciado: un fago infecta una bacteria y esta sigue dividiéndose con normalidad durante muchas generaciones. Al irradiar el cultivo con luz ultravioleta, muchas bacterias se rompen y liberan virus. Explica lo ocurrido.

Resolución: el fago siguió un ciclo lisogénico: su ADN se integró en el cromosoma bacteriano como profago y se copió en cada división, por eso las bacterias hijas lo portaban sin sufrir daño. La radiación ultravioleta, que daña el ADN, indujo el paso al ciclo lítico: el profago se separó del cromosoma, se fabricaron nuevos virus y la bacteria se rompió (lisis) al liberarlos.

Ejemplo resuelto 4: microorganismos útiles

La levadura Saccharomyces cerevisiae (un hongo eucariota) hace la fermentación alcohólica: se usa para el pan, el vino y la cerveza. Las bacterias del género Lactobacillus hacen la fermentación láctica: yogur y queso. La bacteria Escherichia coli modificada genéticamente produce insulina humana. Otros microorganismos se usan en la depuración de aguas residuales y en la biorremediación.

Ejemplo resuelto 5: mecanismos parasexuales

Enunciado: identifica el mecanismo en cada caso: a) una bacteria capta ADN libre del medio procedente de otra bacteria muerta; b) un fago transporta ADN de una bacteria a otra; c) dos bacterias se unen mediante un pili sexual y una transfiere un plásmido a la otra.

Resolución: a) transformación; b) transducción; c) conjugación. En los tres casos hay intercambio de material genético sin reproducción, y así se explica, por ejemplo, la rápida difusión de la resistencia a antibióticos.

Errores frecuentes

• Considerar a los virus células o tratarlos con antibióticos.
• Incluir a las levaduras entre las bacterias: son hongos eucariotas.
• Olvidar que en cada generación la población se multiplica por 2, no se le suma una cantidad fija.

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