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Maestra Altagracia Jiménez Díaz
Estructura Anatómica y composición físico química de las bacterias, partes especiales y fundamentales
y metabolismo bacteriano
Índice
Estructura Anatómica y composición físico química de las bacterias, partes especiales y fundamentales
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Estructuras fundamentales 3
Estructuras accesorias de la célula bacteriana 7
Tabla de las estructuras fundamentales y las estructuras accesorias de las bacterias
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Estudio microscópico de las bacterias 12
Los medios de cultivos 17
El metabolismo bacteriano 19
Tabla metabolismo de los carbohidratos 24
Metabolismo de las proteínas 26
Ciclo de desarrollo normal de los cultivos bacterianos o curva de crecimiento bacteriano
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Bibliografía 29
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Estructura Anatómica y composición físico química de las bacterias, partes especiales y fundamentales
Muchos de los elementos de la estructura bacteriana están íntimamente involucrados en su interacción con el hospedero, siendo responsables de su patogenicidad.
Algunas estructuras bacterianas como los pilis o fimbrias participan en la adherencia a los tejidos del hospedero, otras estructuras participan en la evasión de la respuesta inmune o induciendo una respuesta inflamatoria de diferente magnitud. Hay componentes de las bacterias que permiten hacer el diagnóstico microbiológico en el laboratorio.
Algunos de los componentes de la estructura bacteriana constituyen el sitio blanco de antimicrobianos y vacunas.
Las estructuras de las bacterias se clasifican en estructuras fundamentales y estructuras especiales o accesorias
Las estructuras fundamentales son las estructuras esenciales para la vida de la bacteria e incluyen el citoplasma con el cromosoma bacteriano, la membrana y la pared celular.
Por otra parte, las estructuras accesorias: cápsula, flagelos y fimbrias y las esporas, están presentes sólo en algunas de ellas y aunque no son indispensables para la vida, otorgan extraordinarias ventajas adaptativas a las bacterias que las poseen.
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Estructuras fundamentales
Utilice estos link para aumentar sus conocimientos
www.biologia.edu.ar/ bacterias /micro3.htm
http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/microbiologia/unidades/documen/uni_02/57/caphtm/cap0403.htm
El citoplasma
Contiene aproximadamente un 80% de agua, proteínas, azúcares, iones inorgánicos, y compuestos que tienen un bajo peso molecular.
El citoplasma es muy espeso de aspecto gelatinoso de alta presión osmótica, elástica y semitransparente. En él se encuentran el ADN, los ribosomas y los depósitos de material de reservas (las inclusiones citoplasmáticas). El citoplasma de las células procarióticas carece de cito esqueleto.
En la zona central del citoplasma se encentra localizado el Nucleoide que contiene el material genético.
El material genético consiste de un cromosoma único formado por un ADN de doble filamento. En el citoplasma se localizan los plásmidos y transposones.3
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La membrana citoplasmática
Es la membrana fina que protege al citoplasma, compuesta por una capa doble de fosfolípidos y proteínas
Esta membrana es de permeabilidad selectiva, en las bacterias cumple con funciones muy importantes ya que contiene los componentes de la respiración celular y la Fosforilación oxidativa.
El Mesosoma
Se forma al replegarse la membrana celular, sirve de anclaje del cromosoma bacteriano y participa formando un septum que divide a las dos células hijas.
La pared celular
Es la estructura más externa cuando no existe la cápsula, otorga protección a la bacteria librándola del shock osmótico. El componente principal de la pared celular es el péptidoglicano o mureína.
Participa en la interacción con el hospedero induciendo a la respuesta inflamatoria permitiendo la adherencia a los tejidos, la pared celular está presente en todas las bacterias excepto en los micoplasmas, que son bacterias que carecen de pared celular.
Existen diferencias físico químicas entre la pared celular de las bacterias Gram positivas y las Gram negativas.
La pared celular de las bacterias Gram Positivas
Poseen pared gruesa de péptidoglicano, atravesando el péptidoglicano se encuentran los ácidos teicoicos (poliglicerol fosfato y poliribitol fosfato)
A diferencia de las bacterias Gram negativas no presentan una segunda membrana lipídica externa
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Fuente:
Pared celular de las bacterias Gram negativas
Las bacterias Gram negativas poseen pared más delgada que las Gram positivas ya que el péptidoglicano está dispuesto en una sola capa. Poseen una membrana externa rica en lípidos (Lipopolisacárido reconocido por sus siglas LPS) El LPS es una molécula anfipática que contiene tres regiones que son: el lípido A, el core, y el antígeno O.
El lipopolisacárido constituye una endotoxina que es liberada cuando la bacteria se divide o muere. Es un poderoso activador de los macrófagos, la activación de las citoquinas que provocan desde una fiebre hasta el shock séptico.
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En la membrana externa se localizan las porinas reciben este nombre porque forman poros que permiten la comunicación entre el exterior y el espacio periplásmico.
Entre la membrana externa y la membrana celular está localizado el espacio periplásmico que es un compartimiento virtual. El espacio periplásmico es una matriz que incluye enzimas, proteína, al péptidoglicano, proteínas captadoras de nutrientes, siendo las porinas las más abundantes.
Fuente de la imagen www.iesdionisioaguado.org
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Ribosomas
1. El citoplasma de un eucariota contiene numerosos ribosomas 70S; los ribosomas están compuestos por RNAr y proteínas.
2. La síntesis de proteínas tiene lugar en los ribosomas; puede ser inhibida por ciertos antibióticos.
Resumiendo para recordar:
La pared Gram negativa aunque es más delgada que la Gram positiva es más compleja
Es delgada de un espesor aproximado de 100 A Está formada por dos constituyentes: Espacio Periplásmico que está situado inmediatamente después de la
membrana plasmática Una fina membrana lipídica (LPS) con abundantes porinas(proteínas)
que forman canales
www. slideshare.net /Prymer/ gram -positivos-y-negativos
Estructuras accesorias de la célula bacteriana
Cápsula y glucocálixSu función es proteger a la bacteria de la fagocitosis y son antígenos
Cápsula: En numerosas bacterias se forma en la parte externa de la pared una capsula viscosa compuesta por sustancias glucídicas. El antígeno de la cápsula se denomina K.
Esta envoltura, que se presenta casi en toda las bacterias patógenas, las protege de la desecación y de la fagocitosis por los leucocitos del hospedador, así como del ataque de anticuerpo, los que aumenta la virulencia de las bacterias encapsuladas.
Está compuesta por Polisacárido Capsulares
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Flagelos
Son apéndices filamentosos, helicoidales que utiliza la célula para moverse, están solo presentes en los bacilos. Los flagelos son buenos inmunógenos.Los antígenos de los flagelos se denominan antígenos H. están constituidos químicamente por una proteína llamada flagelina.
Según la posición de los flagelos se clasifican en:
1. Peritica: flagelos rodeando todo el cuerpo2. Anfítricas: Flagelos en ambos extremos3. Monótrica: Un solo flagelo4. Lofótrica. Penacho de flagelos5. Atrica: Bacteria sin flagelos, las bacterias átricas son inmóviles
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Fimbrias (Pili)
Son filamentos huecos. Parecidas a pelo sirven a las bacterias para adherirse, están constituidos por una proteína llamada pilina, miden de 3 a 7 micras.
La Pili sexual participa en la conjugación que es el intercambio de ADN entre bacterias que posen el factor F positivo y el factor F negativo
Las esporas bacterianas.
Son formas latentes de las celulas bacterianas. Es una forma de resistencia de la bacteria y se forma en condisiones de ayuno de la bacteria esta confomada por acido picolinico mas calcio. Se encuentra en los generos de bacillus y Clostridium.
Las bacterias esporuladas resisten condiciones adversas como son temperaturas extremas muy altas y solventes organicos.
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Tabla de las estructuras fundamentales y las estructuras accesorias de las bacterias
Estructura Composición Química
Función
COMPONENTES ESENCIALES
Pared CelularPéptidoglicano
Esqueleto de azúcares con cadenas peptídicas laterales que se entrecruzan.
Soporte rígido, protege contra laPresión osmótica; es sitio de acción de penicilinas y cefalosporinas; degradado por lisozima.
Membrana exterior (microorganismos Gram. positivos)
Ácido teicoico Antígeno principal de superficie, pero rara vez se usa en el laboratorio para diagnóstico.
Membrana exterior (microorganismos Gram. negativos)
Lípido ALipopolisacárido(LPS)
Fracción tóxica de la endotoxina.Antígeno mayor de superficie usado con frecuencia en el laboratorio para diagnóstico.
Membrana citoplasmática
Bicapa de lipoproteínas sin esteroles.
Sitio de enzimas oxidativa y de transporte.
Ribosoma RNA y proteínas en subunidades 50S y 30S
Síntesis de proteínas; sitio de acción de aminoglucósidos, eritromicina, tetraciclinas y cloramfenicol.
Nucleoide ADN Material Genético
Mesosoma Invaginación de la membrana plasmática
Participa en división y secreción celular
Espacio Espacio entre Contiene muchas
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Periplásmico membrana plasmática y membrana exterior
enzimas hidrolíticas, incluyendo beta-lactamasas
COMPONENTES NO ESENCIALES
Cápsula PolisacáridoCapsulares
Protege contra fagocitosisHace a la bacteria más virulenta
Pilis o fimbrias Glucoproteína ( fimbrina)
Adherencia a superficies celulares; adherencia a bacterias durante la conjugación.
Flagelos Proteína (Flagelina) Motilidad
Esporas Cubierta queratinoide, ácido dipicolínico mas calcio
Resistencia a deshidratación, calor y sustancias químicas.
Plásmido ADN Contiene varios genes para resistencia a antibióticos, enzimas y toxinas.
Gránulo Glucógeno, lípidos, polifosfatosa
Sitios de almacenaje de nutrientes
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Estudio microscópico de las bacterias
Morfología y disposición de las células bacterianas
Las bacterias tienen tres formas fundamentales
Cocos de forma redonda
Bacilos células alargadas cilíndricos
Helicoidales células en espiral.
Cocos Bacilos Helicoidal
Fuente. micronaty.blogspot.comhttp://es.images.search.yahoo.com/images/view;_ylt=A0PDodkgkj5QplQAQcSV.Qt.;_ylu=X3oDMTBlMTQ4cGxyBHNlYwNzcgRzbGsDaW1n
Fuente de las imágeneshttp://es.search.yahoo.com/search?p=microscopia+de+las+bacterias&ei=UTF-8&fr=chr-greentree_ff&type=937811&ilc=12
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Para observar las bacterias al microscopio hay que hacer tres pasos previos:
1. Hacer un frotis2. Dejar secar 3. Fijar
Luego colorear
Las bacterias se dividen por bipartición o fisión binaria y en ese momento se forman las disposiciones o agrupaciones de las bacterias, según el plano de división celular.
Fuente:http://elprofedebiolo.blogspot.com/2010/01/la-celula-procariota.html
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Al dividirse las bacterias se forman las disposiciones.
Disposición agrupación de bacterias de una misma especie observadas al microscopio.
Cuando los cocos se dividen para reproducirse pueden permanecer unidos uno a otro. Los cocos que permanecen en parejas tras dividirse se llaman Diplococos.
Aquellos que se dividen en dos planos y forman grupos de cuatro se conocen como Tétradas.
Los que se dividen por tres planos regulares y quedan divididos en grupos cúbicos de ocho se llaman Sarcinas
Aquellos que se dividen siguiendo planos al azar y forman células en paquetes irregulares son los: Estafilococos
y si se presentan en cadenas se denominan Estreptococos.
Disposición de los cocos.
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Las bacterias espirales pueden tener una o más vueltas; nunca aparecen rectas. Los bacilos curvados en forma de coma se denominan vibrios.
Otros, llamados Espirilos, poseen una morfología helicoidal característica, que recuerda un sacacorchos, con un cuerpo celular bastante rígido.
Hay aún otro grupo de bacterias espirales llamadas Espiroquetas.
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Los medios de cultivos
Son sustancias nutritivas que se le proporcionan a las bacterias para promover su crecimiento y su desarrollo
Fuente: jsotomayorg.wordpress.com
Tomado enhttp://www.google.com.do/search?num=10&hl=es&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1024&bih=612&q=bacteriologia+imagenes&oq=bacteriologia&gs_l=img.1.6.0l10.4911.9620.0.14559.13.9.0.4.4.0.111.902.4j5.9.0...0.0...1ac.4XS6FR2ldOY
Clasificación
Origen. Medios sintéticos o químicamente definidos. Medios naturales o químicamente no definidos.
Según su estado físico Solido Liquido Semisólido
El agar es un polisacárido que se extrae de algas marinas que se utiliza para proporcionar solidez a los medios de cultivos, pero no participa coo nutriente.
Según su uso o finalidad Simple Enriquecido Selectivo Diferencial Especial De transporte
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De enriquecimiento
Colonia agrupación de microorganismo de una misma especie que se observan macroscópicamente( a simple vista no necesitan del microscopio)
Características: Color Olor Textura Altura Bordes Consistencia Forma…
Sembrar una bacteria es el acto que colocarlas en un medio de cultivo apropiado para promover su crecimiento y desarrollo.
Para sembrar una bacteria hay que proporcionarle:
Los nutrientes necesarios mediante los medios de cultivos apropiados
Temperatura optima en la incubadora
Y la atmosfera respiratoria que la bacteria requiere, según sea aerobia, Microaerofilica, facultativa o anaerobia
El PH adecuado, entre otros
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Nos damos cuenta que hubo crecimiento de bacterias en un medio de cultivo solido por la presencia de colonias
Nos damos cuenta que hubo crecimiento bacteriano en un medio de cultivo liquido por la presencia de turbidez, sedimentos, floculos y velo o película en superficie.
Los diferentes métodos se siembra se realizaran en el laboratorio de microbiología
El metabolismo bacteriano
• Metabolismo: Es el conjunto de reacciones químicas catabólicas y anabólicas que una célula lleva a cabo y que producen o utilizan energía para la síntesis de componentes celulares o para otras actividades de la célula.
• Reacciones catabólicas o energéticas: tienen por objeto la descomposición de los sustratos en sustancias más sencillas con liberación de energía.
• Reacciones anabólicas o Biosintéticas: su objetivo es utilizar esas sustancias sencillas y la energía, para la síntesis de componentes propios de la bacteria.
• Las enzimas se conocen como catalizadores biológicos o agentes catalíticos orgánicos. Las enzimas son específicas, lo cual significa que solo actuaran en un determinado tipo de reacción.
Aunque la síntesis de toda enzima tiene lugar en el interior de la célula, algunas se excretan a través de la pared celular y pueden funcionar fuera de la misma. Por estos se consideran dos (2) tipos de enzimas.
• 1.-Enzimas Extracelulares, Exocelulares ó Exoenzimas: Funcionan o tienen su acción catalítica fuera de la célula. Además efectúan cambios precisos en los nutrientes del ambiente externo para que dichos nutrientes puedan ser transportados al interior de la célula.
• 2.-Enzimas Intracelulares, Endocelulares o Endoenzimas: Cuya acción catalítica se limita al interior de la célula. Sintetizan el material celular y también degradan los nutrientes, que penetraron en la célula
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gracias a la acción de las enzimas extracelulares para proporcionarles sus requerimientos energéticos.
Las enzimas:
• Se Desnaturalizan con el calor.
• Se precipitan con etanol o con concentraciones elevadas de sales inorgánicas como el sulfato de amonio.
• No dializan o difundes a través de membranas semipermeables o selectivas porque son moléculas muy grandes.
Características sobresalientes de las enzimas:
Alto poder catalítico
Alto grado de especificidad por los sustratos.
Pueden crecer en ambientes expuestos a continuos cambios como pH ácido o alcalino. Eso hace que su contenido enzimático característico cambie, en respuestas a las condiciones ambientales, pero solamente dentro de cierto límite.
• Enzimas Constitutivas: Siempre son producidas por las células independientemente de la constitución del medio en que se desarrollan.
• Enzimas Adaptativas-Inducibles o Inductivas: Son producidas por las células solo en respuesta a la presencia de un sustrato en particular esencialmente solo se producen cuando se necesitan.
Las bacterias poseen cientos o millares de enzimas, pero las reacciones fundamentales son:
1. Reducción: Incorporación de hidrógeno o electrones.
2. Oxidación: Separación de hidrógenos o electrones.
3. Deshidratación: Perdida de una molécula de agua del sustrato.
4. Hidrólisis: Introducción de agua en un enlace específico del sustrato.
5. Desaminación: Separación de un grupo amino (NH2).
6. Descarboxilación: Separación de CO2 de un grupo carboxílico (COOH).
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7. Fosforilación: Adición de un grupo fosfato a una molécula orgánica.
Mecanismo de Acción Enzimática
• Se combina la Enzima (E) con el sustrato (S) para formar un complejo enzima sustrato que después se rompe para dar el producto (P).
• La enzima no se consume en la reacción sino que se libera para que reaccione con otro sustrato.
• Reversible: Un inhibidor forma enlaces químicos débiles con la enzima y puede ser competitiva o no.
Inhibición Competitiva: Compite con el sustrato por el sitio activo de la misma.
Inhibición No Competitiva: El inhibidor se une con la enzima en un sitio que no es el activo y esto hace que se inactivo porque se modifica su forma, de modo que el sustrato no puede unirse al sitio activo.
• Irreversible: Causada por agentes inhibidores que “envenenan” las enzimas, el inhibidor se combina con un grupo funcional de la enzima y la desactiva o destruye en forma permanente.
Reacciones metabólica:
Catabólicas o Energéticas: Descomponen los sustratos en sustancias más sencillas con liberación de energía.
Anabólicas o Biosintéticas: Utilizan las sustancias sencillas y la energía para la síntesis de componentes propios de la bacteria.
EL PODER DE SELECCIÓN: Es una propiedad que tienen las bacterias por medio del cual solamente utilizan los nutrientes que necesitan y no todos los existentes en el medio.
CONDICIONES FISICOQUÍMICAS PARA EL CRECIMIENTO BACTERIANO:
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• Concentraciones de iones de H, temperatura, presión osmótica, potencial de oxido-reducción, presencia de CO2 y humedad.
• Nutrientes Básicos: Agua, carbono, nitrógeno, fosforo, azufre y otros nutrientes.
• Metabolitos Esenciales: Se forman en el catabolismo energético bacteriano y son importantes para la síntesis de estructuras complejas de la bacteria.
• Factores de Crecimiento: Son compuestos orgánicos que sin ser una fuente de energía o de carbono son necesarios para el crecimiento bacteriano.
• Factores Estimulantes: Son sustancias que son indispensables para las bacterias, pero pueden acelerar su multiplicación.
La glucolisis y la proteólisis se estudiaran en el laboratorio.
ATP: es la molécula almacenadora de energía.
Clasificación de las bacterias según la Temperatura
Tipo de Bacteria Temperatura Máxima
Temperatura Optima
Temperatura Mínima
Bacterias Psicrófilas 20 a 30ºC 15 a 20ºC 0 a 5ºC
Bacterias Mesófilas 40 a 45ºC 25 a 37ºC 5 a 10ºC
Bacterias Termófilas 80 a 90ºC 50 a 55ºC 25 a 45ºC
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Clasificación de las bacterias según la respiración
TIPO DE BACTERIA
SE CLASIFICAN EN: DEFINICIÓN
1. Bacterias Aerobias:
Necesitan obligatoriamente el O
2. Bacterias Anaerobias
Se desarrollan en ausencia de O
2a. Bacterias anaerobias estrictas
Solo se desarrollan con una tensión pO2=0.5%
2b. Bacterias anaerobias moderadas
Pueden crecer con una presencia de 2-8% de O
2c. Bacterias anaerobias aerotolerantes
Toleran el O pero no lo utilizan para el metabolismo.
2d.Bacterias anaerobias facultativas
No necesitan O pero lo pueden utilizar.
3. Bacterias Microaerofilicas:
Necesitan O pero en concentraciones menores a las normales y de 10 a 12 % de CO2
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Tipos Nutricionales Bacterianos Según la Fuente de Energía
Bacterias Tipo de Nutrición Sustrato Oxidable Dador de H2
Fuente de:
Energía Carbono
Autótrofos Fotótrofas Compuestos Inorgánicos (H2S)
Luz CO2
Quimiótrofas Compuestos Inorgánicos (H2S)
Reacciones de Oxido-Reducción
CO2
Heterótrofas Fotoheterótrofas CompuestoOrgánico
Luz Compuesto Orgánico y poco CO2
Quimioheterótrofas
Compuesto Orgánico
Reacciones de Oxido-Reducción
Compuestos Orgánicos
Tabla metabolismo de los carbohidratos
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Medio de cultivo Características Interpretación Mac Conkey Agar Selectivo para
Gram – Diferencial
porque contiene Lactosa.
Crece con colonias rosadas: utiliza Lactosa.
Crece con colonias claras: No utiliza Lactosa
Caldo Lactosado Bilis verde brillante ( C.L.B.V.B)
Selectivo para Gram-
Diferencial porque contiene Lactosa.
Presencia de Gas en tubo invertido Gas +.
No hay Gas en tubo invertido : Gas -
Eosina Azul de Metileno Selectivo para Gram-
Diferencial porque contiene Lactosa y Sacarosa.
Medio Acido: Colonias con brillo metálico.
Poco o nada de acidez: Colonias sin brillo.
Triple Sugar Iron (TSI) Diferencial, porque contiene 3 azucares: Glucosa, Lactosa y Sacarosa.
Hierro Indicador de
PH: Rojo Fenol
Color Amarillo: Acido. Utiliza el o los azucares. Se representa por la letra A.
Color Rojo: Alcalino. No utiliza el o los azucares. Se representa por la letra K.
Color Negro: Gas H2S positivo.
Medio roto, Levantado o burbuja: Gas H2 + CO2 positivo.
1. Manitol Salado Selectivo y Diferencial para los Estafilococos.
Colonias Amarillas : Utiliza Manitol
Colonias Rosadas : No utiliza el Manitol.
2. Coagulasa Medio : Plasma de conejo citratado.
Se forma coagulo: Coagulasa positiva (+).
Plasma sigue liquido: Coagulasa negativa (-).
3. Prueba de Catalasa
Utilizada para diferenciar los microorganismos aerobios Catalasa+ de los anaerobios y Microaerofilico catalasa -
La catalasa es una enzima respiratoria que desdobla los peróxidos en H2o+ O2.
El reactivo: H2o2. Resultados: desprendimiento de burbujas= Catalasa+
Metabolismo de las proteínas
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Acción de las bacterias sobre las proteínas
Prueba Sustrato Enzima Producto final Interpretación
Urea Caldo de Urea Ureasa Amoniaco Fucsia +Limoncillo -
Indol Caldo triptonado o peptonado
Triptofanasa Indol Añadir KovacsAnillo rojo +Anillo amarillo -
Gelatina Gelatina Gelatinasa LicuaciónIrreversible
Refrigerar Liquida +Gelifica -
Lisina Lisina Iron Agar (LIA)
Descarboxilasa Desaminasa
CadaverinaÁcido alfa ceto carbónico
Fondo morado + Fondo amarillo -Superficie rojo con fondo amarillo + Sin cambio -Precipitado negro H2S
Ciclo de desarrollo normal de los cultivos bacterianos o curva de crecimiento bacteriano
El crecimiento bacteriano pasa por las siguientes etapas:
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Primera Fase: adaptativa: No aumenta la población bacteriana pero tiene una gran actividad metabólica
Segunda: Fase Exponencial o logarítmica las bacterias se dividen a un ritmo constante.
Tercera fase: estacionaria, La población alcanza un equilibrio entre el numero de bacterias muertas y vivas
Cuarta fase: fase de declinación o de muerte, las bacterias comienzan a morir rápidamente por la falta de nutrientes y la acumulación de productos inhibitorios
Fuente de la imagen http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Curva_de_crecimiento.png
BibliografíaDirección de las imágeneshttp://www.google.com.do/search?num=10&hl=es&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1024&bih=612&q=morf
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ologia+bacteriana&oq=morfolo&gs_l=img.1.2.0l10.2274.3906.0.6748.7.6.0.1.1.0.215.830.0j5j1.6.0...0.0...1ac.l-pvJTTqMH0
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