Ejercicio resuelto de Microbiología y biotecnología · Biología

Imagínese que se ha perdido haciendo una excursión por el Himalaya. A consecuencia del mal de altura, tiene una percepción incorrecta de la distancia —asociada también con la claridad del cielo y la radiación— y se ha desorientado completamente. Intuitivamente, sabe que ha de ir hacia abajo y, yendo hacia allí, llega a un valle donde hay un riachuelo que lleva agua... de un color de chocolate bastante sospechoso. Pero se muere de sed...

a) Aunque la pregunta pertenece al bloque de microorganismos, recuerde el bloque de metabolismo y diga de entre todas sus funciones vitales cuál cree que está más alterada en la situación en la que se encuentra y por qué. Describa brevemente esta función metabólica, explicitando si es anabólica o catabólica, y explique brevemente por qué se encuentra alterada en su situación.

b) Enumere los principales grupos de microorganismos patógenos que podría haber en el agua color de chocolate a la que se enfrenta, mencionando al menos un ejemplo de cada grupo que pueda ocasionar una enfermedad en humanos (como ejemplo, mencione el nombre del organismo, no el de la enfermedad que provoca).

c) De acuerdo, ya hemos explicado toda la teoría que sabemos, pero ahora está en una situación límite y se muere de sed, además de los otros problemas que tiene. Explique qué tratamientos podría aplicar al agua color de chocolate a fin de minimizar los posibles impactos patológicos de haberla ingerido.

$\textbf{5. Microorganismos y agua contaminada (2 puntos)}$

$\textbf{a) Aunque la pregunta pertenece al bloque de microorganismos, recuerde el bloque de metabolismo y diga de entre todas sus funciones vitales cuál cree que está más alterada en la situación en la que se encuentra y por qué. Describa brevemente esta función metabólica, explicitando si es anabólica o catabólica, y explique brevemente por qué se encuentra alterada en su situación.}$

La función más alterada es la respiración celular aerobia, que es la vía catabólica por la que la célula obtiene la mayor parte de su ATP.

Consiste en la oxidación completa de la glucosa hasta $\text{CO}_2$ y agua, y transcurre en cuatro etapas: la glucólisis en el citosol, que rompe la glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico; la descarboxilación oxidativa del piruvato, que forma acetil-coenzima A; el ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial, que termina de oxidar el carbono y produce el poder reductor; y la cadena de transporte electrónico y la fosforilación oxidativa en la membrana interna de la mitocondria, donde el $NADH$ y el $FADH_2$ ceden sus electrones y el oxígeno actúa como aceptor final formando agua. Es un proceso claramente catabólico: degradativo, oxidativo y exergónico, con un rendimiento de unas treinta moléculas de ATP por glucosa.

Está alterada porque en el Himalaya, a gran altitud, la presión atmosférica es mucho menor y con ella la presión parcial de oxígeno. Entra menos oxígeno en los alvéolos, la hemoglobina se satura peor y llega menos oxígeno a los tejidos. Como el oxígeno es el aceptor final de electrones de la cadena respiratoria, esta se ralentiza, se acumula $NADH$, el ciclo de Krebs se frena y la producción de ATP cae. Los tejidos que más ATP consumen, y en particular el sistema nervioso, son los primeros en resentirse, y de ahí los síntomas del mal de altura: cefalea, náuseas, fatiga y, como dice el enunciado, alteración del juicio y de la percepción de las distancias. Al mismo tiempo, la parte de metabolismo que se ve obligada a compensar es la fermentación láctica, mucho menos rentable, lo que aumenta la sensación de fatiga.

$\textbf{b) Enumere los principales grupos de microorganismos patógenos que podría haber en el agua color de chocolate a la que se enfrenta, mencionando al menos un ejemplo de cada grupo que pueda ocasionar una enfermedad en humanos (como ejemplo, mencione el nombre del organismo, no el de la enfermedad que provoca).}$

$\text{Grupo}$	$\text{Ejemplo}$ Bacterias	Vibrio cholerae, Salmonella typhi, Escherichia coli enteropatógena, Shigella, Campylobacter, Leptospira Virus	Virus de la hepatitis A, rotavirus, norovirus, enterovirus (poliovirus) Protozoos	Giardia lamblia, Entamoeba histolytica, Cryptosporidium parvum, Naegleria fowleri Hongos	Candida, Aspergillus, Fusarium Helmintos y otros parásitos	Huevos y larvas de Ascaris lumbricoides, Taenia, Schistosoma

Los grupos que de verdad importan en un agua superficial turbia son las bacterias entéricas, los virus entéricos y los protozoos, todos ellos de transmisión fecal-oral. El color chocolate indica sobre todo materia en suspensión, y esa turbidez es relevante por dos razones: suele ir asociada a contaminación por escorrentía y, además, protege a los microorganismos de la desinfección.

$\textbf{c) De acuerdo, ya hemos explicado toda la teoría que sabemos, pero ahora está en una situación límite y se muere de sed. Explique qué tratamientos podría aplicar al agua color de chocolate a fin de minimizar los posibles impactos patológicos de haberla ingerido.}$

El tratamiento debe hacerse en dos pasos, y el orden importa: primero clarificar y después desinfectar, porque las partículas en suspensión protegen a los microorganismos y consumen el desinfectante.

Clarificación. Dejar reposar el agua para que sedimente y filtrarla después por un tejido tupido, por arena y carbón vegetal del fuego, o por un filtro de campaña si se dispone de él. Con esto se elimina la turbidez y buena parte de los quistes de protozoos y de los huevos de helmintos, que son los más grandes.

Desinfección. La opción más segura y más disponible en la montaña es la ebullición: hervir el agua durante un minuto, y tres minutos por encima de los dos mil metros de altitud, ya que allí el agua hierve por debajo de los $100\ ^{\circ}\text{C}$. El calor desnaturaliza las proteínas y destruye bacterias, virus y protozoos. Alternativas son las pastillas potabilizadoras de cloro o de dióxido de cloro, o unas gotas de lejía apta para uso alimentario, dejando actuar al menos treinta minutos; conviene advertir que el cloro no elimina de forma fiable los quistes de Cryptosporidium. También sirve el yodo, y en un día despejado la desinfección solar, dejando el agua clarificada en una botella transparente al sol durante seis horas.

Después de beber, conviene vigilar la aparición de diarrea y mantener la rehidratación con agua y sales, porque el riesgo real de una gastroenteritis en esas condiciones no es la infección en sí, sino la deshidratación.