Pruebas Bioquímicas Determinan la actividad metabólica de una cepa pura. Son empleadas principalmente la identificación y clasificación de bacterias y hongos.
Pruebas Bioquímicas
E + S ↔ ES ↔ E + P Se pueden resumir en los siguientes puntos:
•Sustrato (contenido en el medio de cultivo) •Enzima o vía metabólica (secretada o en el interior del microorganismo)
•Producto •Revelador y/o indicador (aunque algunas no los emplean) Los fundamentos completos de estas pruebas y demás información pueden encontrarlos en el libro: Pruebas bioquímicas para la identificación de bacterias de importancia clínica de Jean F. MacFaddin, Editorial Médica Panamericana.
Hidrólisis del Almidón
Prueba negativa
Prueba positiva
El almidón es producido principalmente por plantas superiores, está compuesto de amilosa y amilopectina. Diversas enzimas amilolíticas hidrolizan almidón y sus productos.
Agar Almidón Sustrato: Almidón (polímero de glucosa). Enzima: Amilasa (exoenzima). Producto: Glucosa. Revelador: Lugol. El lugol con el almidón forman un complejo color café-púrpura que desaparece cuando el almidón ha sido degradado.
Degradación de la caseína Agar Leche Descremada Sustrato: Caseína (proteína). Enzima: Caseinasa (Proteasa, exoenzima). Producto: Aminoácidos. Revelador: No requiere.
Prueba negativa
Prueba positiva
Las proteasas son excretadas al medio para la degradación de proteínas, la caseína es la proteína de la leche que le confiere el color blanco, cuando la caseína es hidrolizada desaparece el color blanco alrededor del crecimiento microbiano.
Hidrólisis de la lecitina y reducción del telurito Agar yema de huevo/Agar Baird Parker Sustrato: Lecitina. Enzima: Lecitinasa. Producto: Fosforilcolina. Revelador: No requiere. Algunos microorganismos producen lecitinasa que hidroliza la lecitina (fosfolípido). Se utiliza el agar yema de huevo. Las colonias productoras de lecitinasa forman una zona opaca a su alrededor. El medio de Baird Parker es empleado para el aislamiento y cuantificación de estafilococos cuagulasa positivos, al que se adicionan componentes que lo hacen selectivo. Las colonias típicas de S. aureus son oscuras por la reducción del telurito, además presentan el halo de hidrólisis de la lecitina.
Licuefacción de la gelatina Gelatina Nutritiva Sustrato: Gelatina (proteína). Enzima: Gelatinasa (Proteasa, exoenzima). Producto: Aminoácidos. Revelador: No requiere o puede emplearse el carbón activado en polvo. Prueba negativa
Prueba positiva
La gelatina es una proteína que tiene la capacidad de gelificar, cuando es hidrolizada por la gelatinasa en los aminoácidos que la componen pierde su característica de gelificar. Se pueden emplear varios medios que permiten la visualización macroscópica como la gelatina adherida a carbón activado.
Fermentación de carbohidratos Medio base rojo de fenol más carbohidrato o polialcohol, con campana de fermentación (Durham). Sustrato: Carbohidrato o polialcohol. Vía: Fermentativa. Producto: Ácidos orgánicos. Indicador: Cualquier indicador de pH. Negativo/Positivo(A)/Positivo(AG)
Los compuestos de carbono (carbohidratos o polialcoholes) deben ser incorporados, algunos requieren de ser degradados en monómeros y transportados a la célula para posteriormente en condiciones anaerobias ser metabolizados por la vía fermentativa. La fermentación (degradación) de un compuesto orgánico se observa por la acidez en el medio de cultivo y la formación de gas capturado en la campana de fermentación.
Oxidación/Fermentación Hugh and Leifson Sustrato: Carbohidratos. Vías: Fermentativa y/u Oxidativa. Producto: Acido pirúvico. Indicador: Azul de bromotimol u otro indicador ácido/base. Las bacterias utilizan hidratos de carbono por uno de dos procesos metabólicos, fermentativo u oxidativo. La principal diferencia es la necesidad de oxígeno atmosférico y una fosforilación inicial. Por prueba se inoculan dos tubos de medio y uno de ellos se sella con aceite mineral o parafina para impedir la entrada de oxígeno. La fermentación requiere de una fosforilación inicial, utiliza las vías de la Glucólisis (Embden-Meyerhof-Parnas EMP), de las Pentosas fosfato y Entner-Doudoroff.
Oxidación/Fermentación La oxidación de la glucosa produce ácido pirúvico por una vía de derivación (Shunt), ocurre en condiciones aerobias y no requiere de fosforilación inicial. La producción de ácido se observa por el vire del indicador al amarillo. En los tubos positivos puede haber generación de gas. Reacción
Tubo con reacción positiva
Tubo abierto
Tubo sellado
Oxidación
Abierto
Amarillo (+)
Verde (-)
Fermentación
Sellado
Verde
Amarillo
Ni fermentación, ni oxidación
Ninguno
Azul o verde
Verde
Fermentación y oxidación
Ambos
Amarillo
Amarillo
Rojo de Metilo/Voges Proskauer Caldo RM/VP Sustrato: Glucosa. Vías: Fermentación ácida o neutra. Producto: Acido orgánicos o acetoína. Reveladores: Solución de Rojo de Metilo, Alfa Naftol y KOH 40%.
Fermentación ácido mixta: Los productos finales son ácidos orgánicos que provocan un descenso brusco del pH inicial del medio (viraje del indicador de amarillo pH por encima de 5,1) y rojo (pH por debajo de 4,4). Estos microorganismos por cada 4 moléculas de piruvato formadas, reducen dos a ácido láctico y dos las metabolizan para formar ácido acético y fórmico; parte del acetato pasa a etanol y parte del fórmico a CO2 y H2 en cantidades iguales.
Rojo de Metilo/Voges Proskauer Fermentación butilenglicólica: en ésta, parte del piruvato se metaboliza produciendo cantidades menores de ácido láctico, fórmico y acético, la mayor parte del piruvato se condensa formando acetilmetilcarbinol, que es reducido a 2,3-butilenglicol, productos que son neutros.
Para determinar la presencia de los productos neutros (prueba de Voges-Proskauer): Se agrega un poco de α-naftol al 5% en etanol (medio adquiere aspecto lechoso), luego se le añade (KOH 40%) que desaparece el aspecto lechoso, se agita fuertemente. (Prueba positiva color rosado - violáceo en la parte superior del tubo; Prueba negativa no tiene coloración).
Utilización de citrato
Prueba negativa
Prueba positiva
Medio de Citrato de Simmons Sustrato: Citrato de sodio. Vía: Varias dependientes del pH del medio. Producto: Acetato/formato en condiciones alcalinas y Acetato, CO2, lactato/Acetoína y CO2 en condiciones ácidas. Indicador: Azul de bromotimol.
Un microorganismo que puede utilizar el citrato como única fuente de carbono también utiliza las sales de amonio del medio como única fuente de nitrógeno. La extracción de nitrógeno de las sales de amonio producen amoniaco y se alcaliniza el medio virando el indicador al alcalino.
Agar Hierro de Kligler (KIA) Agar hierro de Kligler Sustratos: Glucosa 0.1%, lactosa 1% y Tiosulfato o grupos –SH de la cisteína. Vía: Fermentativa y Enzimas: Tiosulfato reductasa y cisteína desulfurilasaProductos: Ácidos mixtos y H2S. Indicadores: Rojo de fenol y sales de Fe2+ .
En presencia de tiosulfato en el medio o la degradación de proteínas liberando aminoácidos azufrados, algunos microorganismos forman H2S gaseoso por medio de las enzimas tiosulfato reductasa y cisteína desulfurilasa. El gas incoloro H2S se forma en condiciones ácidas y reacciona con el citrato de amonio férrico para producir un precipitado negro insoluble de sulfuro ferroso metálico.
Agar Hierro de Kligler (KIA) No fermentadores No fermenta pH = 7.4
O2 Péptidos Aminas
Pico de flauta alcalino y fondo alcalino
No fermentadores de lactosa Glucosa O2 Ácidos Mixtos
Péptidos Aminas
Glucosa O2 Ácidos Mixtos
Péptidos Aminas
Reacción inicial: Pico de flauta ácido y fondo ácido
Reacción final: Pico de flauta alcalino y fondo ácido
Fermentadores de lactosa Glucosa + Lactosa
Ácidos Mixtos
O2 Péptidos Aminas
Pico de flauta ácido y fondo ácido
•Las bacterias incapaces de fermentar utilizan las peptonas y liberan aminas que alcalinizan todo el medio. •Las bacterias que solo fermentan la glucosa, inicialmente también utilizan aeróbicamente la glucosa. Debido a la baja concentración de glucosa (0.1%), metabolizan las peptonas alcalinizando la superficie del medio. •Las bacterias fermentadoras de glucosa y lactosa, fermentan la glucosa 0.1% y al término de esta, fermentan la lactosa 1%, permitiendo la acidificación completa del medio.
Agar Hierro de Kligler (KIA) El medio de Kligler está diseñado para la identificación de enterobacterias y otras bacterias Gram negativas.
•Interpretación: Tubo
C
1
2
3
4
4A
5
Fermentación de Glucosa
-
-
+
+
+
+
+
Producción de gas de la fermentación
-
-
-
+
+
+
+
Fermentación de Lactosa
-
-
-
-
+
+
+
Producción de H2S
-
-
-
+
-
-
+
Medio SIM (Sulfhídrico Indol Movilidad) Medio SIM (medio semisólido) Sustratos: Tiosulfato o grupos –SH de la cisteína y triptófano. Enzimas: Tiosulfato reductasa, cisteína desulfurilasa y tiptofanasa. Producto: H2S e Indol. Revelador: Sales de Fe2+ y p-Dimetilaminobenzaldehído (DMABA). En presencia de tiosulfato en el medio o la degradación de proteínas liberando aminoácidos azufrados, algunos microorganismos forman H2S gaseoso por medio de las enzimas tiosulfato reductasa y cisteína desulfurilasa. El gas incoloro H2S reacciona con el citrato de amonio férrico para producir un precipitado negro insoluble de sulfuro ferroso metálico. Prueba positiva
Prueba negativa
Medio SIM (Sulfhídrico Indol Movilidad) Las enzimas triptofanasas oxidan el triptófano para formar tres metabolitos: indol, metil indol y ácido indolacético. Los reactivos de Erhlich o Kovacs contienen DMABA que reacciona con el indol producido formado un compuesto quinónico color violeta, que se observa por la aparición de un anillo en la superficie del medio. Prueba positiva
Prueba negativa
El medio de cultivo tiene consistencia semisólida por lo que la movilidad se observa por el crecimiento del microorganismo en todo el tubo, más allá de la zona de inoculación (picadura). Los microorganismos inmóviles solo crecerán en la zona inoculada. Prueba negativa
Prueba positiva
Ureasa Caldo urea o agar urea de Cristensen. Sustrato: Urea. Enzima: Ureasa. Producto: Amoníaco. Indicador: Rojo de fenol. La hidrólisis de la urea por la enzima ureasa libera dos moléculas de amoniaco que alcaliniza el medio, entonces se vira el indicador de pH, en el caso del rojo de fenol una prueba positiva es color bugambilia.
Prueba negativa
Prueba positiva
Reducción de Nitratos
Caldo nitratos Sustrato: Nitrato de sodio. Enzima: Nitrato reductasa. Producto: Nitritos. Revelador: Reactivos de Griess. •Nitrato reductasa (NAR). -
-
N03 → NO2 → NO → N2O → N2
•Nitrito reductasa (NIR). •NO reductasa (NOR). •N2O reductasa (N2OR).
Reducción de Nitratos El nitrito reacciona con dos reactivos: ácido sulfanílico y dimetil-a-naftilamina (o a-naftilamina). La reacción de color se debe a la formación de un compuesto diazonio, psulfobenceno-azoα-naftilamina.
N NH2
N
+
SO3H
HNO2
+ H2 O
+
Acido nitroso
Acido sulfanílico (incoloro)
NH2
SO3H
α-naftilamina (incolora)
Acido sulfanílico diazotizado (sal de diazonio)
N
N
Acoplamiento
+ H2 O
SO3H
NH2
p-sulfobenceno-azo-α-naftilamina (colorante rojo azo hidrosoluble)
Cuando la prueba resulta negativa para nitritos se utiliza la prueba del zinc para reducir químicamente los nitratos presentes a nitritos y formar con los reactivos de Griess el compuesto colorido.
Descarboxilasas Medio base de descarboxilasas u otros medios como LIA o MIO. Sustrato: Aminoácidos (lisina, ornitina o arginina). Enzimas: Descarboxilasas. Producto: Amoníaco. Indicador: Púrpura de bromocresol. Los aminóacidos al perder el grupo carboxilo se convierten en diaminas lo que incrementa el pH del medio y el indicador (púrpura del bromocresol) vira a violeta. Las descarboxilasas son útiles en la diferenciación de enterobacterias.
Prueba de la coagulasa Plasma de conejo Sustrato: Factores de la coagulación. Enzima: Coagulasa (estafilocoagulasa). Producto: Coagulo. Revelador: No requiere. Prueba positiva
Prueba negativa
La enzima producida por S. aureus es excretada al medio extracelular, el mecanismo propuesto es la acción de esta enzima sobre los factores de la coagulación presentes en el plasma y formar un coagulo visible.
Oxidasa Cultivo de medio nutritivo Sustrato: Compuesto reducido. Enzima: Oxidasa. Producto: Compuesto oxidado. Revelador: Reactivo de Kovacs, diclorhidrato de tetrametil-p-fenilendiamina (TPD) al 1%, solución incolora. Se basa en la producción bacteriana de una enzima oxidasa intracelular. Esta reacción se debe a un sistema de citocromo oxidasa que activa la oxidación del citocromo reducido por el oxígeno molecular, el que a su vez actúa como un aceptor de electrones en la fase terminal del sistema de transferencia de electrones. La prueba positiva se observa por la oxidación del reactivo incoloro en pocos segundos formándose un producto colorido.
