Ejercicio resuelto de Microbiología y biotecnología · Biología

La diarrea del viajero es una enfermedad normalmente leve que algunas personas sufren cuando hacen viajes por motivos de trabajo o de ocio. Los tratamientos con probióticos se utilizan para combatir la diarrea del viajero y también como medida preventiva.

1. La imagen siguiente corresponde a Bifidobacterium lactis, una de las bacterias presentes en los probióticos. [1 punto]

Fuente: https://www.ingredientsnetwork.com/47/product/99/09/50/1_1_BlacAD011-10.png.
a) Calcule a cuántos aumentos se ha hecho esta micrografía. Indique la fórmula utilizada y los cálculos que ha hecho para obtener el resultado.
b) La bacteria Bifidobacterium lactis es grampositiva. ¿Qué envolturas tienen sus células? Indique su composición química.

2. En un estudio hecho en 2017 por Hasle y sus colaboradores (Journal of Travel Medicine, 24) para valorar la eficacia del uso de probióticos como tratamiento preventivo de la diarrea del viajero se obtuvieron los datos siguientes: [1 punto]

Grupo del probiótico: no sufrieron diarrea del viajero	Grupo del probiótico: sufrieron diarrea del viajero	Grupo de control: no sufrieron diarrea del viajero	Grupo de control: sufrieron diarrea del viajero 135	32	119	48

a) Responda a las preguntas siguientes, que hacen referencia a este estudio:

¿Cuál es la variable independiente de este estudio? ¿Cuál es la variable dependiente de este estudio? ¿Por qué hay que establecer un grupo de control? Mencione dos variables más que se tuvieron que controlar en este estudio.

b) Dibuje un gráfico a partir de la información de la tabla del enunciado que represente los resultados del ensayo con probióticos contra la diarrea del viajero. Seguidamente, calcule el porcentaje de viajeros que han sufrido este tipo de diarrea en cada grupo y elabore una conclusión del estudio a partir de los datos obtenidos.

Porcentaje de viajeros afectados por la diarrea del viajero en el grupo que tomó el probiótico: Porcentaje de viajeros afectados por la diarrea del viajero en el grupo de control: Conclusión del estudio:

$\textbf{1. La imagen siguiente corresponde a Bifidobacterium lactis, una de las bacterias presentes en los probióticos. (1 punto)}$

$\textbf{a) Calcule a cuántos aumentos se ha hecho esta micrografía. Indique la fórmula utilizada y los cálculos que ha hecho para obtener el resultado.}$

La micrografía lleva una barra de escala rotulada, y es esa barra la que permite el cálculo: la longitud que ocupa sobre el papel corresponde a $1\ \mu\text{m}$ reales.

$\text{Aumentos} = \dfrac{\text{tamaño en la imagen}}{\text{tamaño real}}$

Midiendo la barra de escala con una regla se obtienen unos $1{,}3\ \text{cm}$, es decir, $13\ \text{mm}$. Se pasa esa medida a micrómetros para poder dividir por el tamaño real:

$13\ \text{mm} = 13\,000\ \mu\text{m}$

$\text{Aumentos} = \dfrac{13\,000\ \mu\text{m}}{1\ \mu\text{m}} = 13\,000$

La micrografía está hecha, por tanto, a unos $13\,000$ aumentos. Es un valor muy superior a los $1\,000$ o $1\,500$ que alcanza un microscopio óptico, lo que confirma que se trata de una imagen de microscopio electrónico, en este caso de barrido, como delata además el relieve con que se ven las bacterias. Al partir de una medida hecha con regla, se admite cualquier resultado del mismo orden; lo que se valora es el planteamiento y el uso correcto de las unidades.

$\textbf{b) La bacteria Bifidobacterium lactis es grampositiva. ¿Qué envolturas tienen sus células? Indique su composición química.}$

Una bacteria grampositiva tiene dos envolturas, y a veces una tercera:

La membrana plasmática es la más interna. Es una bicapa de fosfolípidos con proteínas embebidas, según el modelo del mosaico fluido, sin colesterol, que se sustituye por hopanoides. Además de delimitar la célula, en ella se alojan la cadena de transporte electrónico y los enzimas del metabolismo energético, porque la bacteria no tiene mitocondrias.

La pared celular la recubre por fuera. Está formada por peptidoglicano o mureína, un polímero de cadenas alternas de N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico unidas transversalmente por puentes de aminoácidos. En las grampositivas esta capa es muy gruesa, de muchas láminas superpuestas, y la atraviesan ácidos teicoicos y lipoteicoicos, que le dan carga negativa. Su función es dar forma a la célula y resistir la presión osmótica interna.

Es precisamente esa pared gruesa la que explica el resultado de la tinción de Gram: retiene el complejo de cristal violeta y yodo cuando se lava con alcohol, y la bacteria se ve de color violeta. Las gramnegativas, con una capa fina de peptidoglicano y una membrana externa de lipopolisacáridos por encima, lo pierden y se tiñen de rosa con el colorante de contraste.

Por fuera puede haber además una cápsula, de naturaleza glucídica, que protege a la bacteria de la desecación y de la fagocitosis y le permite adherirse a las superficies, lo que en el caso de un probiótico facilita que colonice la mucosa intestinal.

$\textbf{2. En un estudio hecho en 2017 por Hasle y sus colaboradores para valorar la eficacia del uso de probióticos como tratamiento preventivo de la diarrea del viajero se obtuvieron los datos siguientes: (1 punto)}$

$\textbf{a) Responda a las preguntas siguientes, que hacen referencia a este estudio:}$

Cuestión	Respuesta ¿Cuál es la variable independiente de este estudio?	El tratamiento, es decir, tomar o no tomar el probiótico. Es la variable que el investigador manipula y con la que define los dos grupos. ¿Cuál es la variable dependiente de este estudio?	Sufrir o no la diarrea del viajero, medida como el número o el porcentaje de viajeros afectados en cada grupo. Es lo que se observa al final y lo que se espera que cambie en función de la variable independiente. ¿Por qué hay que establecer un grupo de control?	Porque el porcentaje de viajeros que enferman tomando el probiótico no significa nada por sí solo: hay que compararlo con el de un grupo equivalente que no lo haya tomado. El grupo de control da esa referencia y permite atribuir la diferencia observada al probiótico y no al azar, al destino del viaje o a cualquier otro factor. Mencione dos variables más que se tuvieron que controlar en este estudio	El destino y la duración del viaje, porque el riesgo de contraer la enfermedad no es el mismo en todos los países ni en todas las estancias, y la edad y el estado de salud previo de los participantes, que condicionan la susceptibilidad a la infección. También habría que controlar los hábitos alimentarios e higiénicos durante el viaje y el consumo de otros medicamentos, en especial antibióticos, que alteran la flora intestinal.

$\textbf{b) Dibuje un gráfico a partir de la información de la tabla del enunciado que represente los resultados del ensayo con probióticos contra la diarrea del viajero. Seguidamente, calcule el porcentaje de viajeros que han sufrido este tipo de diarrea en cada grupo y elabore una conclusión del estudio a partir de los datos obtenidos.}$

Cada grupo tuvo el mismo número de participantes, $135 + 32 = 167$ en el del probiótico y $119 + 48 = 167$ en el de control, lo que facilita la comparación. Los cuatro datos se representan en un diagrama de barras agrupadas por tratamiento.

Cuestión	Respuesta Porcentaje de viajeros afectados por la diarrea del viajero en el grupo que tomó el probiótico	$\dfrac{32}{167}\cdot 100 = 19{,}2\,\%$ Porcentaje de viajeros afectados por la diarrea del viajero en el grupo de control	$\dfrac{48}{167}\cdot 100 = 28{,}7\,\%$ Conclusión del estudio	Entre los viajeros que tomaron el probiótico enfermó un $19{,}2\,\%$, frente a un $28{,}7\,\%$ entre los que no lo tomaron: unos nueve puntos y medio porcentuales menos, es decir, una tercera parte menos de casos. Los datos apuntan, por tanto, a que el probiótico tiene un efecto preventivo frente a la diarrea del viajero. Conviene matizar la conclusión: la diferencia es de $16$ personas sobre $167$ en cada grupo, de modo que antes de darla por buena habría que aplicar una prueba estadística que confirme que no es atribuible al azar, y comprobar que las demás variables estaban efectivamente controladas.