nutricion bacteriana final

UNFV / FIIS NUTRICION BACTERIANA

MICROBIOLOGIA I


MICROBIOLOGIA I

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLAREAL FACULTAD : FIIS ESCUELA : ING. AGRO INDUSTRIAL

NUTRICIÒN BACTERIANA

PRIMERA PARTE

I.- CONCEPTO DE NUTRICIÓN BACTERIANA:

La nutrición es el proceso por el que los seres vivos toman el medio donde

habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. Dichas sustancias

se denominan nutrientes, y se requiere para dos objetivos:

Fines energéticos (reacciones de mantenimiento).

Fines biosintéticos (reacciones plásticas o anabolismo).

La biosíntesis de nuevos componentes celulares son procesos que requieren

energía procedente del medio ambiente. El estudio de la nutrición microbiana

se puede desglosar en varios apartados: así, podemos considerar los tipos de

nutrientes requeridos, los aspectos cuantitativos, e incluso podemos abordar

los aspectos ambientales (en cuyo caso entramos dentro del campo de la Eco

fisiología). Igualmente podemos estudiar la aplicación práctica de la nutrición

bacteriana. Que se plasma sobre todo en el diseño de medios de cultivo para

manejar los microorganismos en el laboratorio. Desde el punto de vista de los

fines de aprovisionamiento de energía, las bacterias se pueden dividir en:

Litotrofas: son aquellas que solo requieren sustancia inorgánica sencilla

(SH2 S0, NH3, NO2, Fe, etc.)

Organotrofas: requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono,

hidrocarburo, lípidos, proteínas, alcoholes...).

Desde el punto de vista biosintético (o sea, para sus necesidades plásticas o

de crecimiento), las bacterias se pueden dividir en:

Autótrofa: crecen sintetizando su material a partir de sustancias

inorgánicas sencillas. Ahora bien, habitualmente el concepto de autotrófica


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se limita a la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono, a

saber, el CO2.

Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos

distintos del C pueden ser captados en forma orgánica).

Otros conceptos:

Autótrofas Estrictas: son aquellas bacterias incapaces de crecer usando

materia orgánica como fuente de carbono.

Mixotrofas: son aquellas bacterias con metabolismo energético litótrofo

(obtienen energía de compuesto inorgánico), pero requieren sustancias

orgánicas como nutrientes para su metabolismo biosintético.

Sean autótrofas o heterótrofas, todas las bacterias necesitan captar una serie

de elementos químicos, que se pueden clasificar (según las cantidades en que

son requeridas) como:

Macronutrientes (C, H, O, N, P, S, K, Mg). Y

Micronutrientes o elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo…)

En la naturaleza, estos elementos se encuentran combinados formando parte

de sustancias orgánicas y/o inorgánicas. Algunos serán incorporados para

construir macromoléculas y estructuras celulares: otros solo sirven para la

producción de energía, y no se in corporal directamente como material celular:

finalmente, otros pueden ejercer ambos papeles.

El mundo bacteriano, como conjunto, exhibe una gigantesca versatilidad

metabólica de uso de nutrientes: desde autótrofos que obtienen su carbono por

reducción del CO2 y los demás elementos a partir de fuentes igualmente

inorgánicas, hasta heterótrofas capaces de usar amplia gama de fuentes

orgánicas de carbono.

A su vez, dentro de los heterótrofos, podemos encontrar muchos tipos de

nutrición muy distintos, desde bacterias metilotrofas que solo usan el metano o

metanol como fuente de carbono y energía hasta los muy versátiles

Pseudomonas, que puede recurrir a degradar a más de 100 tipos de fuente

carbono, incluyendo a sustancias tan exóticas como hidrocarburos alifáticos y


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cíclicos. De cualquier modo, entre los heterótrofos, una de las fuentes más

típicas de carbono consiste en glucosa.

En los Heterótrofos-organotrofos, los sustratos carbonados (con un nivel de

oxidación no muy distinto del material celular –CH2O-) entran simultáneamente

a:

Metabolismo energético (donde la fuente de C se transforma en CO2, o en

CO2 junto con otras sustancias no totalmente oxidadas).

Metabolismo plástico (anabolismo = biosíntesis de nuevo material celular).

Aunque dentro del mundo de los procariontes se encuentra tanta variedad de

nutriciones, las bacterias que pueden nutrir solamente de sustancias

inorgánicas sencillas (H2O, CO2, N2, NO3, NH3, SO4=, fosfatos, etc.).Son

minoría, pero sus procesos metabólicos son muy interesantes. De hecho

existen tipos metabólicos que solo han evolucionado en procariotas

Como paradigma de esto citaremos los microorganismos quimioautótrofos o

(Quimiolitoautotrofos): obtienen su energía de oxidación de sustancias

inorgánicas sencillas a partir de sales inorgánicas, por lo que pueden vivir sin

soluciones de sales minerales.

Lo habitual, sin embargo, es que muchas bacterias recurran, siempre que

puedan, a tomar de los medios ciertos compuestos más complejos, ya que

carecen de ciertas rutas biosintéticas.

II.- NUTRIMENTOS:

Los alimentos bacterianos son considerados el material para que la célula

obtenga energía, pueden abarcar compuestos desde proteínas hasta

compuestos más complejos como el caucho, pero lo esencial esta que cada

microorganismo asimila un determinado alimento por ello que podemos

identificar a los microorganismos, también se identifica según los compuestos

que se usa y que se forman de ello. La nutrición de los microorganismos es

holofílica salvo los virus y protozoos.

1.- HIDRÓLISIS DE ALIMENTOS COMPLEJOS:

Es un fenómeno que consiste en la transformación de componentes

estructurales como proteínas, carbohidratos, grasas, etc., a sus partes más


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constituyentes, siempre con la adición de agua en sitios de desdoblamiento de

la molécula.

2.- PENETRACIÓN DE LOS NUTRIMENTOS:

Se da por difusión y otros por transporte activo, la difusión se realiza por

osmosis, mientras el transporte activo es la capacidad del organismo para

acumular sustancias en el interior de la célula en concentración mayor de la

que aparece en el medio ambiente.

La capacidad de un microorganismo para metabolizar el nutrimento puede

traducir su incapacidad para transportarlo, por otro lado el microorganismo

puede tener mecanismo de transporte pero carecer de enzimas metabólicas.

III.- NUTRIENTES UNIVERSALES:

1.- El Agua:

Las bacterias necesitan grandes cantidades de agua de hecho, salvo

excepciones, se pueden considerar como organismos acuáticos, requieren

cierto grado de humedad para crecer. Desde el punto de pista de sus posibles

papeles, el agua es:

El principal constituyente del protoplasto bacteriano.

El medio universal donde ocurren las reacciones biológicas.

Un reactante en exceso (es decir, un producto resultante de algunas

reacciones bioquímicas).

Las fuentes de agua pueden ser:

Endógena: procedente de procesos de óxido-reducción.

Exógeno (la más importante): procedente del medio, y que difunde a

través de las membranas.

Ahora bien, no toda el agua de un ambiente está disponible para la bacteria:

Existen determinadas sustancias y superficies que absorben y adsorben

(Respectivamente), de modo más o menos intenso, moléculas de agua,

dejándolas inasequibles a la bacteria.


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Los solutos disueltos en agua (p. Ej., sales, azúcares) tiene afinidad por

las moléculas de H2O que los rodean, por lo que éstas tampoco estarán

a disposición del microorganismo.

La disponibilidad de agua se mide por un parámetro llamado actividad de agua

o potencial de agua, indicativo del agua libre, y que se expresa como:

aw = Ps / Pw

Donde Ps es la presión parcial de vapor de agua en la solución problema y

Pw es la presión parcial del vapor del agua destilada.

Todos los organismos requieren de H2O para vivir. Las sustancias absorben en

mayor o menor medida de moléculas de H2O que no están disponibles para los

organismos. Esta disponibilidad del H2O pura es 1; el aw de los frutos secos es

0,7; el aw de los campos de cultivo se sitúa entre 0,9 y 1,0.

¿Cómo medir el potencial de agua de un medio líquido determinado? Se mide

la humedad relativa del aire que hay encima del medio (en frascos), y este

valor se refiere al valor de 100, que es la humedad del aire encima del agua

destilada. O sea, la aw = humedad relativa/100). Las bacterias tienen valores

de aw normalmente entre 0,90 y 0,99.

Bacterias de habitad oligotróficas (como Caulobacter, Spirillum) tiene

aw cercanos a 1.

Bacterias como Escherichia y Streptococcus, que viven en sangre y

fluidos corporales, tienen aw de alrededor de 0,995.


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ACTIVIDAD DE AGUA Y CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOS EN LOS

ALIMENTOS

Rango de la

aw

Microorganismos generalmente

inhibidos por la aw mas baja de

este rango

Alimentos generalmente comprendidos

de este rango

1,00 - 0,96

Pseudomonas, Escherichia, Proteus

Shigela, Klebstella, Bacillus,

Clostridium

perfringens, algunas levaduras.

Alimentos altamente perecederos ( frescos,

frutas enlatadas, verduras, carne, pescado.

Leche, salchichas cocidas pan: alimentos que

contienen hasta aproximadamente 40% ( p/p)

de sacarosa 75 de cloruro sódico.

0,95 - 0,91

Salmonella,Vibrio parahaemlyticus

C, Botulinum, Serratia,

Lactobacillus,

Pdiococus, algunos mohos y

levaduras,

(Rhodotorula, Pichia).

Algunos quesos( Cheddar, Swiss, Muenster,

Provolone). Carne curada ( jamón de York).

Algunos zumos de frutas concentradas.

Alimentos que contienen 55% (p/p) de

sacrosa2% de ClNa

0,91 - 0,87

Muchas levaduras ( Candida,

Torulopsis,

Hansenula), Micrococcus.

Embutidos fermentados ( salami )., dulces

esponjosos, quesos secos, margarina, alimentos

que contienen 65 % (p/p) de de sacarosa

(saturados) o 15% de ClNa

0,87 - 0,80

Mayoría de mohos ( Penicilios

micotoxigénicos), Staphylococus

aureus,

mayoría de Saccharomyces ( bailli).

Debaryomyces.

Mayoría de zumos de frutas concentrados.

Leche condensada edulcorada, jarabe de

chocolate, jarabe de arce y frutas, harina, arroz,

legumbres, contenido 15 - 17 % de humedad,

tarta de fruta, jamón country - style, pasta de

azúcar.

0,80 - 0,75

Mayoría de bacterias halófilas,

Aspergilos

Micotoxigénicos.

compota, mermelada, mazapán, frutas,

glaseadas, algunos pasteles de gelatina.

0,75 - 0,65

Mohos xerófílicos ( Aspoergillus

chevalieri,

A. Candidus, Wallemia sebi).

Saccharomyces

Productos de avena conteniendo aprox. El 10%

de humedad, nuéganos, dulce de chocolate,

pasteles de gelatina, jaleas, melazas, azúcar de

caña sin refinar, algunas frutas desecadas,

frutos en nuez

0,65 - 0,60

Levaduras osmofilias

( Saccharomyces rouxii).

Pocos mohos ( Aspergillus

echinulatus, Monascus bisporus)

Frutas desecadas conteniendo aprox. 12% de

humedad. Algunos tofes y caramelos, miel.


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0,50 No proliferación microbiana.

Patas conteniendo aprox. 12% de humedad.

Especias conteniendo aprox. 10% de humedad.


Polvo de huevo entero conteniendo 12 % aprox.

El 5% de humedad.


Galletas, bizcochos, cortezas de pan y

similares conteniendo 3 - 5 % de humedad.


Leche entera en polvo conteniendo 2 - 3 % de

humedad, verduras desecadas conteniendo

aprox. 5% de humedad, palomitas de maíz

conteniendo aprox. 5% de humedad, galletas

country style, bizcochos.


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ACTIVIDAD DE AGUA

La mayor parte de alimentos Frescos como carne, frutas,

Pescado, aves, hortalizas.

Clostridium botulimun Salmonera MUCHOS PRODUCTOS La mayoría de las CARNICOS CURADOS Levaduras normales

Satafilococus anaeróbico La mayoría de las levaduras Normales. Stafilococus aeróbico

La mayoría de los mohos MUY ELEVADO Normales. CONTENIDO DE SAL Y AZUCAR.

Bacterias halófilas ALIMENTOS DESECADOS

Mohos y levaduras INFINITO Clorofilas


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Bacterias marinas como ciertas Vibrio y pseudomonas encuentran

valores de 0,980.

Ciertos bacilos Gram- positivos que resisten mejor la sequedad poseen

valores de 0,950.

En el extremo de resistencia encontramos ciertas bacterias xerófilas,

capaces de vivir a aw muy bajas (en torno a 0,75). Muchas de estas

bacterias viven de hecho en medios acuosos, pero donde gran parte del

agua no está disponible por las razones arriba citadas.

Bacterias halófilas extremas, como la Arqueobacteria, Halobacterium,

que habita en lagunas hipersalinas.

Bacterias (y sobre todo ciertos microorganismos eucarióticos como

levaduras) sacarófilos, que viven en jugos y zumos con altas

concentraciones de azúcares

2.- EL CO2

El anhídrido carbónico es requerido por todo tipo de bacterias:

Las autótrofas lo requieren como fuente de carbono, y lo reducen

usando como fuente de energía la luz (en el caso de las foto autótrofas)

u oxidaciones de determinadas sustancias inorgánicas (los

quimioautolitotrofos).

Las arqueobacterias metanogénicas pueden usar el CO2 como aceptor

de los electrones procedentes de la oxidación de H2, proceso por el que

obtiene su energía:

CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O ( 0 G’0 < 0 )

Los heterótrofos, aunque no usan el CO2 como fuente de C ni como

aceptor de electrones, necesitan pequeñas cantidades para las

carboxilaciones en determinadas rutas anabólicas y catabólicas.

El origen del CO2 puede ser:

Endógeno: procedente de descarboxilaciones que ocurren al degradar la

fuente orgánica de carbono.

Exógeno: el CO2 de la atmósfera o disuelto en las soluciones acuosas.


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Normalmente, las bacterias crecen a la concentración de CO2 atmosférico

(0,03 %), pero algunas bacterias (Neisseria, Brucilla) cuando se aíslan por

primera vez, requieren atmósferas enriquecidas, con 5 – 10 % de CO2 parece

deberse a que poseen alguna enzima con baja afinidad hacia el carbónico: sin

embargo, tras varios subcultivos, suelen adaptarse a crecer a tensiones

normales.

3.- FOSFORO:

Suele requerirse en forma de fosfatos, sea orgánico o inorgánico. Las bacterias

que pueden usar los fosfatos orgánicos (merced a la posesión de fosfatasas)

no dependen absolutamente de ellos, ya que pueden recurrir igualmente a los

fosfatos inorgánicos, los fosfatos orgánicos son hidrolizados por fosfatasas

extracelulares o (en las Gram. – negativas) periplásmicas (p. Ej. La fosfatasa

alcalina).

El fósforo se usa principalmente para las síntesis de los ácidos nucleicos y los

fosfolípidos, pero aparece también en coenzimas y en proteínas.

4.- SALES MINERALES:

Las sales minerales son las fuentes de aniones (p.ej. el Cl¨) y de cationes para

la célula. Los siguientes cationes concretamente, se necesitan en cantidades

relativamente grandes: K+, Mg++, Ca++, Fe++.

a).- El Ión K+:

Intervienen en la activación de una variedad de enzimas, incluyendo las

que participan el la síntesis de proteínas.

En Gram – positivas está asociada con los ácidos teicoicos de la pared.

b).- El Ión Mg++:

Estabiliza ribosomas, membranas y ácidos nucleicos.

Como cofactor en muchas reacciones, especialmente los que implican

transferencia de grupos fosfatos, por ejemplo, en las reacciones que

requieren ATP, el Mg++ puede unir la enzima al sustrato durante el

mecanismo de acción de la primera.


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Participa de las clorofilas y bacterioclorofilas de bacterias fotosintéticas.

c).- El Ión Ca++:

Es un cofactor de ciertas enzimas, como proteinazas.

El hierro (principalmente como ión ferroso, Fe++) suele estar acomplejado en la

naturaleza, formando sales insolubles. Las bacterias disponen de una serie de

moléculas, denominadas sideróforos, capaces de acaparar ese hierro ( p. ej.

Hidroxantas y enterobactina).

Participa en muchas moléculas implicadas en procesos de respiración,

como citocromos y ferroproteínas (proteínas con Fe – S ).

Interviene como cofactor en ciertas enzimas.

Aparte de estos iones que se requieren en cantidades relativamente grandes,

las bacterias necesitan minúsculas cantidades de otros elementos

(oligoelementos), a los que también se denomina como micro nutrientes o

elementos traza.

El manganeso ( Mn++) es un cofactor de ciertas enzimas, y a veces

puede sustituir al

Mg++.

El cobalto (Co++) se requiere casi exclusivamente para la vitamina B12

(de hecho, suministramos esta vitamina, la bacteria se vuele

independiente del Co++ libre).

El zinc interviene en la estabilización de complejos enzimáticos como los

ADN y ARN – polimerasas.

El molibdeno participa en la s llamadas molibdoflavoproteínas,

implicadas en la asimilación de nitratos. Por otro lado, participa como

cofactor, junto con el Fe, en el complejo nitrogenasa de las bacterias

fijadoras de N2 atmosférico.

El níquel participa en hidrogenasas, enzimas enzimas que captan o

liberan H2.


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IV.- NUTRIENTES PARTICULARES:

Se trata de elementos que pueden ser cubiertos de modo muy distinto,

dependiendo del tipo de bacteria que consideramos. Correctamente, los

elementos N y S (que requieren todos los seres vivos) pueden ser captados

por las bacterias de modos muy distintos, dependiendo de sus capacidades

biosintéticas.

Tanto el N como el S se encuentran en la célula en estado reducido:

El radical – NH2 forma parte de los aminoácidos ( que a su ves son

los sillares de las proteínas ) y de las bases nitrogenadas ( que

participan en los ácidos nucleicos y en algunas coenzimas):

El radical –SH interviene en determinados aminoácidos y en

coenzima como la CoA.

En que formas químicas entran N y S a las bacterias?

La mayoría de las bacterias fotosintéticas y muchas heterótrofas asimilan estos

elementos en forma combinada inorgánica oxidada:

Como NO3++, merced a la actuación secuencial de nitrato - reductasas y

nitrito – reductasas asimilatorios.

Como SO4=. Este sulfato se activa con ATP, y luego se reduce hasta

sulfito y finalmente sulfhídrico, que ya tiene el estado de reducción

adecuado para la incorporación de S.

Muchas bacterias heterótrofas pueden usar alguna forma reducida:

De N inorgánico: amonio ( NH4+ )

De S inorgánico: sulfuros (S =, SH +).

De S orgánico: cisteína:

Muchas de las bacterias que pueden usar amonio como única fuente de

nitrógeno, también pueden usar nitratos.

1.- FIJACION DE NITROGENO:

La atmósfera contiene enormes cantidades de nitrógeno no combinado (libre)

en estado gaseoso: el nitrógeno moleculaza o dinitrógeno (N2), que procede de

microorganismos desnitrificados. Sin embargo, esta gran reserva sólo puede


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servir de fuente de nitrógeno a ciertas procariotas, las llamadas bacterias

fijadoras de nitrógeno o diazotrofos. Esta notable capacidad de bioquímica no

ha evolucionado en los eucariotas. (Lo mas que llegado la evolución es a

seleccionar ciertos tipos de asociaciones simbióticas entre procariótas

diazotrofos y ciertos eucariotas).

La fijación del N2 es un proceso de reducción que convierte el nitrógeno

molecular en amoniaco, según la siguiente ecuación:

N2 + 8H + 18 ATP 2 NH3 + H2 + 18 ( ADP + Pi ).

Esta reacción esta catalizada por un complejo enzimático denominado

nitrogenasa o dinitrogenasa, que consta de dos componentes:

Componente I o nitrogenasa propiamente dicha: posee un cofactor de

hierro y molibdeno (FeMoCo) que forma parte del centro activo. Por ello,

a este componente también se le conoce como molibdoferroproteína.

(en realidad existen dos copias del cofactor, cuya estequiometría es

MoFe7S9 – homocitrato).

Componente II o nitrogenasa – reductasa, que posee átomos de Fe

acomplejados con S de determinadas cisternas (por lo que este

componente se denomina a veces ferroproteína).

Dos cosas llaman la atención de la ecuación anterior:

Obsérvese que la reacción requiere un gran aporte de energía en forma

de al menos 18 ATP (en ocasiones puede llegar a 24 ATP). Ello se debe

a que el dinitrógeno (N = N) es una molécula extremadamente inerte (su

energía de disociación es de 940 KJ). Y su reducción precisa una gran

energía de activación para transferirle 6 electrones.

Parte de la actividad nitrogenasa (así como ATP y electrones) “ se

pierden “ en reducir los iones H¨ hasta H2. se desconoce la razón de

este “despilfarro”, pero se sabe que es un efecto intrínseco de este

complejo enzimático.


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Los electrones para la reducción llegan al complejo por medio de una

ferredoxina, que los transfiere al componente II, que queda reducido al tiempo

que por cada dos electrones transferidos se hidroliza una molécula de ATP. La

nitrogenasa – reductasa reducida se asocia entonces con la nitrogenasa (=

componente I), y el transfiere los electrones. Una vez reducida la

molibdoferroproteína, esta transfiere los electrones (y los protones) al N2,

hasta en dos moléculas de amoniaco. (El centro activo es FeMoCo).

Un aspecto muy importante del complejo nitrogenasa es su extrema

sensibilidad al oxígeno.

De modo que queda rápida e irreversiblemente inactivo por este gas. Ahora

bien, esto no significa que la capacidad de diazotrofía esté relegada a bacterias

anaerobias, ya que, como veremos en la sección de taxonomía, la evolución ha

“inventado” distintas estrategias para proteger a la nitrogenasa en fijadores

aerobios.

Debido a lo “caro” que resulta fijar nitrógeno, no es extraño comprobar que este

proceso este regulado de forma muy estricta ante la presencia en el medio de

fuentes combinadas de nitrógeno (nitratos, amonio, aminoácidos):

La actividad nitrogenasa se ve inhibida ante la presencia de N

combinado.

Ante N combinado, se reprime la transición de los genes codificadores

de la nitrogenasa y demás funciones relacionadas (genes nif).

La nitrogenasa es una enzima relativamente “inespecífica”, ya que puede

reducir otras pequeñas moléculas provistas de triples enlaces, como cianuros

(N = C-) y acetileno (HC = CH). La reducción de acetileno o etileno sirve de

base al método más usual de medir la actividad nitrogenasa, el llamado ensayo

de reducción de acetileno, que se registra mediante aparatos de cromatografía

gaseosa. No todos los microorganismos responden de la misma manera a los

factores ambientales lo que para unos puede ser beneficioso para otro

perjudicial.

2.- pH:


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Debido a que los microorganismos cambian el pH del medio cuando crecen se

debe añadir un tampón en el medio para mantener el pH constante. Estos

tampones funcionan en un rango de pH por lo que se debe utilizar diferentes

tampones dependiendo del pH que se quiera en el medio. Para pH neutros se

utiliza el tampón fosfatos. Los ambientes naturales tienen un rango de pH que

oscila entre 5 y 9. Los microorganismos que crecen a pH inferiores a 5 se

denominan acidófilos (Thiobacillus pH: 0,5). Los microorganismos que crecen a

pH superiores a 9 se denominan alcalinófilos (Bacillus pH: 11).

La concentración de iones hidrógeno es muy importante para el crecimiento de

los microorganismos. La mayoría de ellos se desarrollan mejor en medios con

un pH neutro, aunque los hay que requieren medios más o menos ácidos. No

se debe olvidar que la presencia de ácidos o bases en cantidades que no

impiden el crecimiento bacteriano pueden sin embargo inhibirlo o incluso alterar

sus procesos metabólicos normales.

Es un parámetro crítico en el cultivo de microorganismo ya que estos sólo

pueden crecer en un rango estrecho de pH fuera del cual mueren rápidamente.

El pH intracelular es ligeramente superior al del medio que rodea las células ya

que, en muchos casos, la obtención de energía metabólica depende de la

existencia de una diferencia en la concentración de protones a ambos lados de

la membrana citoplasmática.

Cada tipo de microorganismos tiene un rango de pH en el que puede

vivir adecuadamente, fuera de este rango mueren.

Los rangos de pH tolerables por diferentes tipos de microorganismos

son, también, distintos. Hay microorganismos acidófilicos que pueden

vivir a pH = 10 y otros alcalofílicos que toleran pH = 10,0.

El pH interno en la mayoría de los microorganismos está en el rango de

6,0 a 7,0.

Hay que considerar que, como consecuencia del metabolismo, el pH del medio

de cultivo suele tender a bajar durante el cultivo. Por consiguiente, es necesario

controlar el pH de los cultivos industriales para evitar que un descenso

excesivo pueda producir el auto esterilización del cultivo.


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Por otra parte, la bajada del pH del medio que produce ciertos

microorganismos les confiere una ventaja selectiva frente a otros

microorganismos competidores. Así, por ejemplo, las bacterias lácticas que

producen grandes cantidades de ácido láctico como consecuencia de su

metabolismo primario reducen el pH del medio de cultivo a valores inferiores a

los soportables por otras bacterias competidoras (llegan a bajar el pH del medio

hasta 4,5). De esta forma, las bacterias competidoras mueren y las lácticas se

convierten en la población dominante.

La bajada del pH se puede deber a varios factores, uno de los cuales es la

liberación de ácidos orgánicos de cadena corta (fórmico, acético, láctico) por

ciertas bacterias. Es este sentido, hay que tener en cuenta que la acción

bactericida de estos ácidos orgánicos de cadena corta es más potente que la

debida únicamente a la bajada del pH que producen. Esto es, los ácidos

orgánicos de cadena corta son tóxicos para algunas bacterias por sí mismos.

En resumen, es necesario controlar el pH de los cultivos y de las

fermentaciones industriales para que se mantenga en los niveles adecuados

para el crecimiento y metabolismo correcto del microorganismo con el que se

trabaja.

Un microorganismo puede alterar el pH del medio de cultivo como resultado de

las sustancias producidas por el propio microorganismo: por ejemplo:

Utilización de carbohidratos producción de ácidos orgánicos

Acidificación.

Catabolismo de proteínas producción de materiales nitrogenados

Alcalinización.

Estos cambios pueden llegar a ser tan grandes que inhiban el crecimiento del

microorganismo. Estos cambios se pueden prevenir controlando el pH

mediante sistemas tampón. Uno de los más utilizados en microbiología es la

combinación de KH2PO4 y K2HPO4 tamponando el medio a un pH de

aproximadamente 6,8.

3.- OXÍGENO:


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Los gases principales que afectan al desarrollo microbiano son el oxígeno y el

dióxido de carbono. Las bacterias presentan una respuesta amplia y variable al

oxígeno libre clasificándose en los siguientes grupos:

a).- Aerobios:

Bacterias que se desarrollan en presencia de oxígeno libre y obtienen energía

de las reacciones metabólicas dentro de ellas tenemos las siguientes:

Obligadas: requieren O2 para crecer (21%).

Facultativos: no requieren pero crecen mejor en presencia de O2.

Microaerófilos:

Bacterias que crecen en presencia de pequeñas cantidades de oxígeno libre.

Requieren pero a niveles mas bajos que los atmosféricos (1 – 15%).

b).- Anaerobias:

Bacterias que se desarrollan en ausencia de oxígeno libre.

Aerotolerantes: no requieren y crecen pro cuando el O2 está presente.

Obligados la presencia de O2 letal.

c).- Anaerobias facultativos:

Bacterias que se desarrollan tanto en presencia como en ausencia de oxígeno

libre. Para desarrollar bacterias aerobias se incuban los medios de cultivo en

agitación constante o introduciendo aire estéril en el medio.

Los anaerobios estrictos son muy sensibles al O2 por los que se debe evitar la

exposición de estos microorganismos al O2. Se puede obtener un ambiente de

anaerobios por los siguientes métodos:

A.- Agregando al medio de cultivo un compuesto reductor, como es el

tioglicolato sódico, para disminuir el contenido de O2.

B.- Quitando el O2 por procedimientos mecánicos y reemplazándolo por N2 o

CO2.

C.- Mediante reacciones químicas dentro del recipiente que contiene el medio

de cultivo inoculado para combinar el oxígeno libre con otro compuesto. Por

ejemplo: al encender una vela se transforma el oxígeno en dióxido de carbono


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4.- SALINIDAD:

Concentración salina o porcentaje de sal en que podemos encontrar variedad

de bacterias que viven en dichas concentraciones:

Halófilas: microorganismos que viven en altas concentraciones de sales (10 –

15 % ) son aquellas bacterias aisladas del mar y ciertos alimentos.

Otras bacterias como las aisladas en las fosas marinas, requieren presiones

superiores a las normales.

Osmófilos: microorganismos que viven en altas concentraciones de azúcares.

Xérófilos: microorganismos que viven en ambientes secos.

CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS SEGÚN SU COMPORTAMIENTO

FRENTE AL CONCENTRACIÓN SALINA:

ORGANISMOS CONCENTRACION

de ClNa (por 100).

No halófilos < 2 % ClNa Bacterias Marinas (la mayor

parte Gram.- negativas.

Debidamente 2 - 5 ClNa

No esporulados de los géneros

Pseudonomas Vibrio Achromo

bacter y flavobacterium.

Halófilos

Moderados 5 - 20 % ClNa

Numerosas bacterias gram+ ó

no pigmentadas

Halófilos externos 20 - 30 % ClNa

Bacterias muy pigmentadas Gram-

no esporuladas. Proteolíticas, la

mayoría perteneciente ala género

Halobacterium y al grupo

Sarcina – Micrococcus.

V.- FACTORES EXTRINSECOS:

Los factores extrínsecos son los que tienen que ver con en el ambiente donde

se almacenan los alimentos. Entre ellos están la temperatura, la humedad

relativa y los gases atmosféricos.


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1.- TEMPERATURA:

La temperatura es uno de los factores ambientales que más influye en el

crecimiento de los microorganismos.

Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad enzimático hasta una cierta

temperatura a la cual las proteínas.

DNA y otras macromoléculas son sensibles y se desnaturalizan. Cada

microorganismo tiene una temperatura mínima, óptima y máxima de

crecimiento. La temperatura óptima siempre está más cerca de la temperatura

máxima que da la mínima.

No todos los microorganismos crecen a la misma temperatura.

a.- Según la Temperatura Óptima de Crecimiento se Pueden Distinguir

Tres Grupos:

Los mesófilos, los psicrófilos y los termófilos, las cuales se explicara mas

adelante.

Los microorganismos psicrotrofos y los termotrofos, son microorganismos

mesófilos pero que igualmente pueden crecer a temperaturas bajas o altas,

respectivamente. La temperatura a la cual se encuentra la leche después del

ordeño favorece la rápida multiplicación microbiana. La mayor proporción de la

flora bacteriana presente, son microorganismos mesófilos, es por ello que la

inmediata refrigeración a temperaturas de 4 a 5 °C se hace fundamentalmente

para asegurar la calidad de la leche. Pero su almacenamiento no debe ser

prolongado (máximo 24horas) ya que favorece el aumento en número de la

flora psicrotrofa. Cuando no vaya a ser procesada el mismo da de recepción

debe ser sometida a un proceso de terminización.

b).- Crecimiento Microbiano a Temperaturas Extremas:

Debido a que los humanos viven y trabajan sobre la superficie de la tierra

donde las temperaturas son moderadas, es natural considerar a los ambientes

muy fríos o muy calientes como extremos, debido a que los humanos morirían

rápidamente en estos ambientes. Sin embargo los hábitat naturales para

muchos microorganismos pueden ser, o bien extremadamente calientes o


MICROBIOLOGIA I

extremadamente fríos y han evolucionado adecuadamente. Para que su

crecimiento sea el óptimo en estas condiciones.

Cada especie o cepa bacteriana tiene temperatura cardinal distinta, de modo

que una bacteria puede presentar una temperatura óptima superior a la

temperatura cardinales distintas, de modo que una bacteria puede presentar

una temperatura óptima superior a la temperatura máxima de otra, o inferior a

la temperatura mínima de una tercera.

Según el rango de temperaturas al que pueden crecer las distintas bacterias,

se pueden establecer tres tipos principales.

A.- PSICRÓFILAS O CRIÓFILAS:

Bacterias Psicrófilas son las que crecen a temperatura de refrigeración. Son

bacterias Psicrófilas los miembros del género Speudomonas, Flaviobacterium

Acinetobacter, Alcaligénes, Bacillus.

Crecen a partir de entre – 5 a 5 °C.

Las Psicrófilas Obligadas :

Tienen temperatura óptima a 15 – 18 °C y temperatura máxima de 19 a 22 °C;

como por ejemplo: Flavobacterium. La bacteria Polaromonas bacuolata,

recientemente aislada en aguas heladas de la Antártica es lo que pudiéramos

llamar un psicrófilo extremo. Tiene su óptimo de crecimiento en 4 °C y es

incapaz de crecer a 14 °C.

Las Psicrófilas Facultativas:

También llamadas Psicrotrofas - presentan temperaturas óptimas en torno a

los 20 – 30 C y máxima, a los 35 C. Entre otras que son las Pseudomonas,

Alcalígenes.

Ambientes Fríos y Psicrófilos:

Mucha de la superficie terrestre experimenta temperaturas bastante bajas. Los

océanos que ocupan más de la mitad de la superficie terrestre, tiene una media

de 5 °C y sus profundidades poseen temperaturas constantes de 1 a 3 °C una

gran extensión de tierra del Ártico y del Antártico están permanentemente

congeladas o descongeladas durante un periodo corto de tiempo en verano.

Estos ambientes fríos son raramente estériles se pueden encontrar


MICROBIOLOGIA I

microorganismos vivos incluso a temperaturas muy bajas siempre y cuando

exista agua en forma líquida incluso en materiales congelados existen

determinadas zonas microscópicas donde existe agua en forma líquida y los

microorganismos pueden crecer. Es importante entre medios ambientes que se

mantiene fríos a lo largo de todo el año y los que están fríos en invierno. Estos

últimos típicos de las zonas climáticas continentales, pueden alcanzar

temperaturas veraniegas de hasta 40 °C, y las temperaturas invernales pueden

ser de menos 20 °C e incluso más frías. Estos ambientes tan variables son

mucho menos favorables para los microorganismos Psicrófilos que las

regiones polares, elevadas altitudes y profundidades de los océanos.

Un microorganismo Psicrófilo puede definirse como aquel con una temperatura

óptima de crecimiento de 15 °C o más con una máxima por debajo de 20 °C y

una mínima de 0 °C o menor. Los organismos que crecen 0 °C pero cuya

temperatura óptima entre 20 - 40 °C Psicrotolerantes.

Por tanto, los Psicrófilos se encuentran en ambientes permanentemente fríos y

mueren rápidamente si se expone a temperatura ambiente. Por esta razón el

estudio de laboratorio con ellos requiere un enorme cuidado durante el

muestreo, transporte, plaqueo, pipeteo y otras manipulaciones para que la

temperatura no exceda de la máxima. Algunos de los de mejores estudiados

son algas microscópicas que crecen en masas en las regiones polares. Las

algas Psicrofílicas pueden verse también en la superficie terrestre y glaciares

en cantidades tan grandes que les dan una coloración distintivas verde o roja

las más común de estas algas son las Chlamydomonas nivalis, las esporas

rojas son las responsables del color rojo de

El alga probablemente crece dentro de la nieve en una manera vegetativa y por

tanto verde; cuando las condiciones son desfavorables esporula volviéndose

roja y concentran en la superficie a medida que la nieve se funde con la llegada

de la primavera. Este tipo de al gas son muy frecuentemente observables en

campos de nieve en fusión, durante mediados de verano en áreas secas

donde llueve poco pues de lo contrario son lavadas en su hábitat. Los

microorganismos Psicrotolerantes están mucho más ampliamente distribuidos

que los psicrófilos puros y pueden aislarse del suelo y aguas de climas

temperados así como la carne, leche y otros productos lácteos, cidra, vegetales


MICROBIOLOGIA I

y frutas almacenadas en refrigeración (4 °C). Como se a indicado los

microorganismos psicrotolerantes crecen mejor entre 20 – 40 °C.

Debido a que las temperaturas ambientales se caldean en verano, se entiende

que normalmente los psicrotolerantes excluyan a los verdaderos psicrófilos en

climas temperados.

Hay que enfatizar aunque los psicrotolerantes crecen a 0 °C lo hacen muy mal

y hay que esperar semanas antes de que sea visible su crecimiento los

psicrotolerantes incluyen géneros de bacterias, hongos, algas y protozoos.

Adaptaciones Moleculares al Psicrofilia:

Los psicrófilos producen enzimas que funcionan óptimamente en frío y se

desnaturalizan rápidamente a temperaturas moderadas.

Otra característica de los psicrófilos si se compara con los mesófilos, es que a

bajas temperaturas tiene lugar al proceso de transporte activo lo que es una

clara indicación que la membrana de estos microorganismos es de distinta

naturaleza pues a bajas temperaturas pueden seguir llevando a cabo su

función. De hechos sus membranas contienen una mayor proporción de ácidos

grasos insaturados lo que ayuda a mantener el estado semifluido de la

membrana bajas temperaturas (las membranas compuestas de ácidos grasos

saturados se harían poco fluidas y no funcionales a bajas temperatura).

Los lípidos y algunas bacterias psicrófilas también contienen ácidos grasos

poco insaturados e hidrocarburos de cadena larga y dobles enlaces múltiples.

En este sentido en diversas bacterias antárticas se ha detectado un C31- 9

B.- MESÓFILAS:

Presentan temperaturas mínimas de 10 – 15 C, óptimas de 25 – 40 C y

máximas entre 35 – 47 C. La mayor parte de las bacterias - incluyendo las

patógenas – pertenecen a esta categoría.

Algún grupo de las bacterias Mesófilas pertenece a la mayoría de la flora que

se encuentra con mayor frecuencia en la leche, principalmente las bacterias

lácticas.


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C.- TERMÓFILAS:

Se presentan mínimo a 25 C, óptimos de 50 a 75 C y máximos de 80 – 105 C.

Dentro de esta categoría se pueden distinguir las termófilas extremas –

Hipertermófilas- que pueden llegar a presentar óptimos cercanos a los 100 C

y, que taxonomicamente pertenecen al dominio de las Archaea: Bacterias

termófilas son aquellas que crecen bien a temperaturas entre 45 a 55 C, en

este grupo están las Lactobacillus bulgaricos,, L. fermenti , L.. lactis, L..

helveticus, L. acidophilus, Streptococcus, termophilus.

a.- Las termófilas estrictas – estenotermófilas.

Con óptimos por encima de los 80 C son de hecho incapaces de crecer a

menos de 37 C, como las citadas Arqueas. Ejemplos Thermoproteus,

Pyrococcus, Pyrodictium. La Arquea Pyrolobus fumarií, habitante de los

húmeros termales submarinos tiene su óptimo nada menos que ah 105 C y

puede llegar a aguantar 113 C y parece que detiene su metabolismo por frío a

lo agradable – temperatura de 90 C -.

b.- Termófilos e Hipertermófilos:

Los organismos cuya temperatura óptima de crecimiento están por encima de

45 °C se denominan termófilos y aquellos que la presentan por encima de 80

°C se llaman hipertermófilos. Temperaturas tan altas como éstas solo se

encuentran en la naturaleza en ciertas áreas. Por ejemplo, ciertos suelos con

alta insolación pueden rebasar fácilmente los 50 °C a medio día e incluso llegar

a lo 70 °C, aunque es cierto que unos pocos centímetros por debajo la

temperatura es inferior. Materiales en fermentación tales como las pilas de

compost y ensilados llegan a los 60 – 65 °C.

Sin embargo, las temperaturas más extremas de la naturaleza están asociadas

a procesos volcánicos.

Muchos arroyos calientes se aproximan a los 100 °C y fumarolas volcánicas,

rebasan fácilmente los 150 °C incluso se acercan a 500 °C.

Fumarolas hidrotermales en el fondo de los océanos alcanzan temperaturas

comprobadas de 350 °C e incluso mayores. Los arroyos calientes se

encuentran distribuidos por todo el mundo, pero son particularmente

abundantes en es oeste de USA, Nueva Zelanda, Islandia, la región


MICROBIOLOGIA I

Mediterránea, Japón, Indonesia, América Central y África Central. La zona con

la concentración mayor de este tipo de causes es el parque nacional de

Yellowstone, Wyoming. Aunque en algunos arroyos varié la temperatura en

otros es muy constante con variaciones menores de 1 – 2 C a lo largo del año.

Muchos arroyos calientes están próximos a l punto de ebullición del agua (93

C) en Yellowstone y (99 C) al nivel del mar.

A medida que el agua corre, se enfrían originando un gradiente de temperatura

alo largo de este gradiente crecen varios microorganismos, con diferentes

especies creciendo en un amplio rango de temperatura. Estudiando la

distribución de especies a lo largo de tales gradientes y en distintas partes del

mundo, es posible determinar el límite superior de temperatura para cada

clase de organismo a partir de esta información concluimos que:

Los organismos procarióticos, en general son capaces de crecer a

temperaturas mas altas que los eucarióticos.

Las especies mas termofílicas de los procariotas son ciertas Archaea.

Los organismos no fototróficos son capaces de crecer a temperaturas

más altas que los fototrofos, sin embargo, hay que enfatizar que no

todos los organismos de un mismo grupo son capaces de crecer cerca

del límite superior sino solamente unos pocos.

d.- Adaptaciones Moleculares a la Termofilia:

¿Cómo pueden lo termófilos y los hipertermófilos prosperar a altas

temperaturas?

En primer lugar sus enzimas y otras proteínas celulares son mucho más

estables al calor que los de los mesófilos, funcionado óptimamente a altas

temperatura.

¿Cómo se consigue esta estabilidad al calor? Los estudios de la s enzimas

termoestables indican que muy a menudo difieren en muy pocos aminoácidos

de su secuencia y que unos pequeños aminoácidos en puntos clave permiten

un plegamiento de la cadena polipeptídica diferente; esto sería en último

término el responsable de la resistencia al calor. La estabilidad a la

temperatura de proteínas de hipertermófilos se incrementa como resultado de

la formación de puentes de sal y un empaquetamiento altamente hidrofóbico


MICROBIOLOGIA I

del interior de las proteínas. Además la maquinaria sintetizadora de proteínas

(esto es, ribosomas y otros constituyentes) de los termófilos e hipertermófilos

son también estables al calor, lo mismo ocurre con la membrana

citoplasmática: se mencionó antes que los psicrófilos poseen membranas ricas

en ácidos graso insaturados, lo que fluidifica la membrana citoplasmática a

bajas temperaturas. Los termófilos poseen membranas ricas en ácidos grasos

saturados, lo que hace que las membranas sean estables y funcionales a altas

temperaturas. Los ácidos grasos saturados dan lugar a enlaces hidrófobos

mucho más eficientemente que lo ácidos grasos insaturados. Los

Hipertermófilos, visualmente todos perteneciente a las Arquea, no contiene

ácidos grasos en sus membranas; en su lugar poseen hidrocarburos de cadena

larga formados por unidades repetitivas de Gitano, unido por un enlace éter

alglicerofosfato.

¿Porque los eucariontes están ausentes de ambientes con temperaturas

superiores a 60 °C? Presumiblemente en ello esta implicada la organización de

la membrana de los orgánulos celulares que debe permanecer porosa para

permitir el paso de moléculas tales como el ATP y ARN. Es probable que tales

membranas porosas sean más sensibles a la temperatura que las membranas

porosas sean más sensibles a la temperatura que las membranas

procarióticas. Por tanto, por encima de 60° C los orgánulos de los eucariotas no

sobreviven y la única forma de vida posible es la procariota.

e.- Ecología y Aplicaciones Biotecnológicas de los Termófilos e

Hipertermófilos:

En la mayoría de los arroyos hirvientes esta presente una gran variedad de

formas de vida hipertemófílicas. El crecimiento de tales organismos se puede

estudiar e introduciendo portas en el agua y sacándolos después de unos

pocos días. La observación microscópica revelan la presencia de colonias

procarióticas que se desarrollaron a partir de bacterias únicas unidas al cristal.

D.- TERMODÚRICAS:

Las bacterias termodúricas, que en su mayoría son mesófilas que resisten

temperaturas de pasteurización, alguna de ellas son termófilas. Se encuentran

en este grupo los Micrococcus Microbacterium, Esporas de bacillus y

Clostridium.


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RANGOS DE TEMPERATURA PARA EL CRECIMIENTO DE LOS

MICROORGANISMOS:

GRUPOS MIN OPTIMA MAX

Termófilos 40 - 45 55- 75 60 – 90

Termotrofos 15-25 30 -40 45 – 50

Mesófilos 5- 15 30- 40 40 – 47

Psicrófilos - 5 - +5 12 – 15 15 – 20

Psicrotrofos -5 - +5 25 – 30 30 – 35

MICROORGANISMOS PSICRÓFILOS Y TERMODÚRICOS

DE LA LECHE CRUDA

Géneros Termodúricos Géneros Psicrotrofos

Pseudomonas

Microbacterium Acinetobacter

Micrococus Flavo bacterium

Esporas de Bacillus Aerobacter

Esporas de Clostridium Alcaligenes

Alcaligenes Bacillus

Artrhobacter

2.-TRATAMIENTO QUE MANIPULAN LA TEMPERATURA:

a).- Altas Temperaturas:

Las temperaturas superiores a las de crecimiento óptimo procuran

inevitablemente la muerte del microorganismo o le producen lesiones

subletales. Las células lesionadas pueden permanecer viables pero son

incapaces de multiplicarse hasta que la lesión haya sido reparada.

b).- Radiación Ultravioleta:

La radiación ultravioleta produce una disminución exponencial en el número de

células vegetativas o de esporas vivas con el tiempo de irradiación. Por tanto

se pueden calcular valores análogos para la irradiación.


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3.- CONGELACIÓN:

A pesar de la capacidad de unos organismos de crecer a bajas temperaturas,

existe un límite por debajo el cual es imposible la reproducción. El agua pura se

congela a 0 °C y el agua de mar a – 2,5 °C pero la congelación no es un

proceso homogéneo, de modo que a temperaturas mucho más bajas existen

micro bolsas de agua no congelada. Aunque el frío previene el crecimiento

microbiano, no implica necesariamente la muerte celular. A demás, el medio en

el que están suspendidas las células afecta su sensibilidad al frío.

Líquidos solubles en agua, como el glicerol dimetilsulfóxido, cuando se añaden

al 10 % de concentración final, penetran en células y las protege previniendo la

formación de cristales de hielo. De hecho, la adición de tales agentes,

llamados crioprotectores, es la forma habitual de conservar los cultivos

microbianos a temperaturas muy bajas (usualmente – 70 – 196 °C).

4.- REFRIGERACIÓN:

Entendemos por refrigeración la conservación de alimentos a temperaturas

inferiores a 10 °C y superiores al punto de congelación del agua. La baja

temperatura es evidentemente un factor limitante del crecimiento microbiano

según su comportamiento frente a la temperatura, los órganos pueden ser

termófilos, mesófilos, y psicrófilos.

Al tratar la refrigeración de alimentos hay que considerar varios aspectos.

5.- LA REFRIGERACIÓN ES UN FACTOR DE SELECCIÓN DE

POBLACIONES BACTERIANAS:

A temperatura de refrigeración (0 – 5 °C) los organismos psicrófilos crecen más

rápidamente que los mesófilos y por tanto la baja temperatura pero se supone

un factor de selección de la flora del alimento de gran importancia. Este hecho

unido a temperaturas inferiores a la óptima los periodos de latencia se alargan

mucho especialmente en bacterias mesófilas hace que la población bacteriana

esperable tras largos periodos de refrigeración este constituida

mayoritariamente por Psicrófilos. Y que por consiguiente los procesos que se

produzcan a esta temperatura sean predominantemente de alteración más que

de desarrollo de microorganismos patógenos.


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6.- CHOQUE DE FRÍO:

Cuando se enfría rápidamente un alimento muchas de las bacterias mesófilas

que normalmente resistirían la temperatura de refrigeración mueren como

consecuencia del Choque de frío. En Gram – negativas que en Gram –

positivas, el frío produce alteraciones metabólicas en los microorganismos.

A baja temperatura las rutas metabólicas de los microorganismos se ven

alteradas, como consecuencia de su adaptación al frío. Estos cambios

metabólicos pueden dar lugar a que se produzcan deteneros diferentes a los

causados por los mismos microorganismos a diferentes temperaturas.

7.- HUMEDAD RELATIVA:

La humedad de la atmósfera influye en la humedad de las capas superficiales

de los alimentos en almacenamiento. En leche fluida no juega un papel

importante, contrario al que puede jugar en quesos en almacenamiento o cavas

de maduración.

8.- GASES ATMOSFÉRICOS:

Al igual que la humedad relativa, los gases atmosféricos no influyen

marcadamente en la calidad microbiológica de la leche cruda, salvo que la

misma sea sometida a procesos de agitación fuerte donde el oxígeno del aire

puede ser incorporado al alimento y favorece el crecimiento microbiano

aeróbico. Este factor debe ser considerado en el almacenamiento de ciertos

derivados lácteos los cuales pueden verse alterados por una alta presión de

oxígeno.

VI.- FACTORES IMPLICITPOS:

Dentro de los factores implícitos se describen los relacionados directamente

con las especies microbianas, su metabolismo y las relaciones que establecen.

No todas las bacterias tienen la capacidad de crecer en leche, aún cuando

encuentran condiciones óptimas. Esto es debido al estado como se encuentran

los diferentes componentes. Por ejemplo, no todas las especies tiene la

capacidad de metabolizar la lactosa, si no que necesitan que esta esté

hidrolizada para así poder utilizar la glucosa o galactosa. De manera que

aquellas que estén capacitadas para producir las enzimas necesarias se verán

mas favorecidas en crecer. Así mismo pasa con las proteínas, muchos


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microorganismos no tienen poder proteolítico, por lo que dependen de otros

que metabolizen las proteínas y así mismo pasa con las proteínas, muchos

microorganismos no tiene poder proteolítico, por lo que dependen de otros que

metabolizen las proteínas y así poder utilizar los aminoácidos libres. De esa

manera en la leche y productos lácteos se puede observar varios ejemplos de

relaciones simbióticas, siendo la más destacada la que se da entre el

Streptococcus thermophilus y el Lactobacilus bulgaricus, durante la atmósfera

(leche en polvo, leche evaporada, quesos, etc).

a).- Microorganismos de Importancia en Leche Cruda:

A continuación se presenta una breve descripción de los principales

microorganismos que pueden encontrarse en la leche cruda.

Bacterias:

Dada las características de la leche cruda, los microorganismos predomínales y

que se ven favorecidos para su crecimiento son las bacterias. En la leche se

puede encontrar diversos géneros y especies bacterianas.

SEGUNDA PARTE:

I.- PERMEABILIDAD Y TRANSPORTE:

La membrana citoplasmática controla el paso de los nutrientes dentro de la

célula, así como hacia fuera de la célula. Existen 4 mecanismos que regulan el

transporte de nutrientes.

1.- Difusión Pasiva:

Las moléculas de H2O y algunos nutrientes liposolubles pasan libremente a

través de la membrana hasta equilibrar concentraciones. No hay consumo de

energía.

2.- Difusión Facilitada:

los nutrientes se unen a una proteína transportadora para atravesar la

membrana pasando de mayor a menor concentración. No hay consumo de

energía.


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3.- Transporte Activo:

La mayor parte de los nutrientes son transportados mediante este mecanismo.

Este proceso permite concentrar altos niveles de nutrientes necesarios para las

actividades metabólicas dentro de la célula. Hay consumo de energía. El ATP

distorsionado el sitio de unión de la proteína transportadora dificultando a la

molécula salir de la célula.

4.- Transporte por Translocación de Grupo:

En este tipo la proteína transportadora es una enzima que añade un grupo

fosfato del ácido fosfoenolpirúvico al nutriente durante el transporte. Este

nutriente alterado ya no es capaz de unirse a la proteína transportadora por lo

que se acumula dentro de la célula.

II.- ENZIMAS:

Las actividades de las células vivas, bacterias, plantas o animales, son llevadas

a cabo con la participación de enzimas.

Cada célula incluye varias de ellas, y su número dependen de las capacidades

genéticas del organismo. Las enzimas son proteínas y son producidas

únicamente por células vivas.

1.- Carácter de las Enzimas:

Una enzima es un catalizador que modifica el índice o velocidad de una

reacción química y que permanece prácticamente inalterado al terminar la

reacción. La enzima forma un complejo con el sustrato, que lleva acabo una

redistribución energética con el mismo. La energía para iniciar una reacción se

llama energía de activación.

Además de las proteínas, algunas enzimas contienen un componente orgánico

de poco peso molecular, unido íntimamente (grupo prostético) o unido en

forma no estable (coenzima).

2.- Especificidad de Enzimas:

Una enzima dada puede adsorber y actuar solamente en un substrato o quizás

en substratos afines. La maltosa, por ejemplo, hidroliza la maltosa pero no lo

hace con la sacarosa o la lactosa. El hecho que las enzimas sean específicas


MICROBIOLOGIA I

significa que un microorganismo que ataca varios substratos o causa gran

variedad de reacciones producirá gran número de enzimas,

correspondientemente. El total quizá sea cientos de ellas.

3.- Enzimas Inductivas y Enzimas Constitutivas:

Las bacterias producen ciertas enzimas solamente cuando el medio incluye sus

substratos específicos. A ellas se les conoce como enzimas inductivas.

Un ejemplo de la inducción enzimática se ha logrado por experimentos con

leuconostoc mesenteroides. Se hizo crecer a éste microorganismos en medio

que contuviera glucosa, lactosa, arabinosa o bien en un medio sin azúcar.

Después de ello fue pasado a soluciones de prueba que contenían uno de los

tres azúcares.

La glucosa fermentó en los tres casos, y las enzimas de las que dependió de la

reacción, fueron constitutivas. Las enzimas necesarias para la fermentación de

la lactosa y la arabinosa fueron inductivas: se produjeron solamente por

microorganismos cultivados en medios que contenían el mismo azúcar.

Otras sustancias químicas también trastornan la actividad enzimática

específica. Un compuesto que difiere poco del substrato normal será absorbido

por la enzima o impedirá la absorción ulterior del substrato normal.

Ello reducirá la actividad corriente de la enzima. Sustancias de este tipo que

transforman la acción enzimática vital se denominan antimetabolismo. La

inhibición en el sitio enzimático se conoce como inhibición competitiva.

4.- Concentración de Reactivos:

La concentración de una enzima o de cofactores o de coenzima necesarias rige

el grado de reacción química que ocurre siempre que haya suficiente substrato.

En forma semejante, la velocidad de la reacción depende de la presencia de

suficiente substrato para saturar los sitios activos en la enzima.

5.- Enzimas y Células Vivas:

Se ha considerado que las enzimas son sustancias inertes aunque son

componentes vitales de las células vivas. La in activación enzimática puede


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conducir a la muerte de la célula que contenga la enzima, privando a la célula

de las funciones necesarias para la vida.

6.- Reversibilidad de la Acción Enzimática:

Muchas reacciones enzimáticas en las células vivas parecen ser reversibles,

pero la irreversibilidad aparente es atribuida a la extracción de los productos de

la reacción con la misma rapidez que se forman.

7.- Factores que modifican la acción enzimática:

La acción enzimática es modificada por agentes físicos o químicos que alteran

las propiedades de las proteínas.

8.- Temperatura:

La temperatura elevada produce un cambio poco comprendido en las

proteínas, llamada desnaturalización.

Muchas enzimas son inactivadas rápidamente a temperaturas mayores de 70 °

C. La actividad enzimática disminuye por debajo de la temperatura óptima y es

prácticamente nula 0°C. en consecuencia la temperatura modifica la actividad

enzimática de dos formas:

1.- Al elevarse la temperatura a un punto menor de la óptima se acelera la

acción de la enzima, tal como la velocidad de otras reacciones químicas es

mayor a temperaturas elevadas.

2.- por arriba de la temperatura óptima la desnaturalización proteínica

disminuye la actividad.

pH la actividad de ciertas enzimas es mayor en ciertos límites de pH y es

menor en soluciones más activas y alcalinas. El pH óptimo de muchas enzimas

bacterianas se localiza entre seis y ocho. Algunas enzimas de levadura y

mohos son más activas a un pH entre tres y cinco.


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8.- Sustancias Químicas:

Los metales pesados o son sus sales son coagulantes proteínicos notables;

muchos de ellos inactivan “intoxican” las enzimas se combinan con los grupos

SH y no los sitios específicos de actividad enzimática; a ello se ha llamado

inhibición no competitiva.

III.- NOMENCLATURA, CLASIFICACION Y ACTIVIDADES DE LAS

ENZIMAS:

Suelen de nominarse las enzimas añadiendo el sufijo asa al nombre (o la raíz)

del substrato o fenómeno que cataliza.

La proteinasa actúa en las proteínas, la lipas en los lípidos y la carbohidrasa en

los carbohidratos. La gelatinasa hidroliza la gelatina y la maltasa. Las enzimas

que desdoblan los compuestos por hidrólisis se conocen como oxidasas y las

que causan pérdida, del hidrógeno del substrato son deshidrogenasas.

1.- Enzimas Extracelulares:

Las exoenzimas o enzimas extracelulares son productos de secreción celular y

catalizan reacciones en el exterior de las células, por lo regular son hidrolasas y

actúan en la digestión de materiales alimentarios complejos.

2.- Enzimas Intracelular:

Estas enzimas son las que se encuentran en la célula y su actividad se limita al

interior de la misma. Se les clasifican según el tipo de reacción o fenómeno que

catalizan.

3.- Permeasas:

Transportan algunos nutrientes del medio a través de la membrana celular y

permite la acumulación de dichas sustancias en la célula.

4.- Hidrolasas:

Las hidrolasas intracelulares llevan a cabo ciertas líneas hidrolíticas en la

célula.


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5.- Enzimas de Transferencia de grupos:

Las enzimas que transfieren radicales de fosfato son esenciales para el

metabolismo de carbohidratos y para la formación de enlaces de fosfatos ricos

en energía.


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IV.- CONCEPTO DE METABOLISMO:

El termino metabolismo se utiliza cuando nos referimos a todos los procesos

químicos que tienen lugar dentro de una célula. Los elementos químicos

básicos que utiliza una célula provienen del medio ambiente y estos elementos

químicos son transformados por la célula en los constituyentes característicos

que componen dicha célula. Estos compuestos químicos se llaman nutrientes y

el proceso por el cual una célula transforma estos nutrientes en sus

componentes celulares se denomina anabolismo o biosíntesis. La biosíntesis

es un proceso que requiere energía. Esta energía se obtiene del medio

ambiente. Las células pueden utilizar 3 tipos distintos de fuente de energía: luz,

compuestos orgánicos y compuestos inorgánicos. Aunque algunos organismos

obtienen su energía de la luz, la mayor parte lo hacen a través de compuestos

químicos. Cuando estos compuestos químicos se rompen originando

compuestos más simples se libera energía. Este proceso se denomina

catabolismo. Las células también necesitan energía para otras funciones

celulares como es la motilidad (movimiento celular) y transporte de nutrientes.

Como hemos visto existen dos procesos básicos de transformaciones químicas

en las células: anabolismo y catabolismo. El resultado colectivo de las

reacciones anabólicas y catabólicas es el metabolismo.

V.- LA ENERGIA Y EL PODER REDUCTOR EN EL METABOLIMO

MICROBIANO:

PAPEL DEL ATP DE LOS PIDIN NUCLEOTIDOS:

La energía química liberada cuando un compuesto orgánico o inorgánico es

oxidado. En biología las unidades de energía más usadas son las kilocaloría

(Kcal) y el kilojulio (KJ).

1 Kcal = 4,184 KJ.

La utilización de energía química en los organismos vivos está implicada con

las reacciones de oxidación –reducción, llamadas REDOX ya que por cada

oxidación que ocurre tiene que haber una reducción. Una oxidación se define

como la adición de electrones de una sustancia y una reducción se define

como la adición de electrones a una sustancia. En bioquímica, las oxidaciones


MICROBIOLOGIA I

y reducciones frecuentemente conllevan no sólo la transferencia de electrones,

sino de átomos enteros de hidrógeno.

La energía liberada como resultado de las reacciones redox debe de conservar

para ser utilizada por la célula. En los organismos vivos. La energía química

liberada en las reacciones redox se transfiere normalmente a una variedad de

compuestos fosfato en la forma de enlaces fosfato de alta energía. El

compuesto mas importante en los organismos vivos que contienen enlaces

fosfato de alta energía es el adenosín trifosfato (ATP). El ATP contiene 2

enlaces fosfato de alta energía. Se puede considerar que el ATP tiene por

objeto “atrapar” una parte de la energía libre que queda disponible en las

reacciones catabólicas e impulsar reacciones biosintéticas al activar ciertos

metabolitos intermediarios de la biosíntesis.

Además del ATP. Existen otros compuestos de alta energía que activan

intermediarios metabólicos y así impulsan ciertas reacciones de biosíntesis:

Compuestos de alta energía: causa activación en la biosíntesis de:

Guanina, Uridina Proteínas, Peptidoglicanos, Glucógeno

Citidina Fosfolípidos

Desoxitidimina Lipolisacáridos.

Acetil coenzimaA Ácidos grasos.

Ya hemos dicho que cuando ocurre una oxidación tiene que haber una

reducción, es decir una sustancia que acepte los electrones eliminados. En la

mayor parte de los casos, cada etapa de oxidación de un metabolito implica la

eliminación de dos electrones y, por ello, la pérdida simultánea de dos

protones; esto equivale a al eliminación de dos átomos de hidrógeno y se

denomina deshidrogenación. Inversamente, la reducción de un metabolito

implica la adición de dos electrones y de dos protones y se considera una

hidrogenación.


MICROBIOLOGIA I

Los compuestos que con más frecuencia llevan a cabo oxidaciones y

reducciones biológicas (es decir, que sirven como aceptores de átomos de

hidrógeno requeridos para las reacciones de hidrogenación) son dos piridín

nucleótidos: nicotinamida adenín dinucleótido (NAD) y nicotinamida adenín

dinucleótido fosfato (NADP). Estos dos piridín nucleótidos pueden fácilmente

sufrir oxidaciones y reducciones reversibles en el grupo nicotinamida. La

oxidación – reducción reversible del NAD y del NADP puede simbolizarse así:

NAD + + 2H NADH + H +

Oxidado Reducido

NADP + + 2H NADPH + H +

VI.- MECANISMOS DE OBTENCION DE ATP:

En el meta holismo, el ATP se genera por dos mecanismos bioquímicos

fundamentalmente diferentes: fosforilación a nivel de sustrato y fosforilación

oxidativa.

1.- Fosforilación a nivel de sustrato:

Mediante la fosforilación a nivel de sustrato, el ATP se forma a partir de ADP

por transferencia de un grupo fosfato de alta energía de un intermediario de

una ruta catabólica. La siguiente reacción sirve de ejemplo:

Ácido 2 fosfoglicérico Acido fosfoenolpirúvico + ADP Acido pirúvico

+ ATP

Como consecuencia de la pérdida de una molécula de H2O, el enlace éster de

baja energía del fosfato del ácido 2 fosfoglicérico se convierte en un enlace

enólico de alta energía en el ácido fosfoenolpirúvico. Este fosfato de alta

energía puede luego ser transferido al ADP con lo que se produce una

molécula de ATP.


MICROBIOLOGIA I

2.- Fosforilación Oxidativa (transporte de electrones).

En los diferentes modos de metabolismo microbiano, incluyendo la respiración

y la fotosíntesis. El ATP se genera por transporte de electrones a través de una

cadena de moléculas transportadoras que tienen una orientación fijada en la

membrana celular. Los componentes de la cadena son moléculas

transportadoras capaces de sufrir oxidaciones y reducciones de modo

reversibles de tal manera que cada miembro de la cadena es capaz de ser

reducido por la molécula transportadora que le precede y oxidado por la que le

sigue.

En la cadena de transporte de electrones algunos miembros transportan

átomos de hidrógeno (un electrón más un protón), mientras que otros

transportan solamente un electrón. La orientación de los transportadores en la

membrana celular es tal que los transportadores de átomos de hidrógeno

realizan el transporte hacia fuera de la célula y los transportadores de

electrones lo realizan hacia el interior con lo que en cada confluencia se

transporta fuera de la célula un protón. La membrana celular es impermeable a

los protones, como resultado, el transporte de electrones retiene una porción

de energía química liberada por la reacción global de la cadena ( oxidación del

donador primario de electrones por el aceptor terminal de electrones). Esta

energía se utiliza en los sistemas de permeasas, movilidad celular por flagelos

y en la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. Esta síntesis de

ATP esta catalizada por un enzima complejo unido a la membrana la ATP

fosfohidrolasa (ATPasa). La fosforilación oxidativa se puede explicar aplicando

el símil de la generación de energía eléctrica a través de agua embalsada. La

membrana actúa como una presa que retiene el agua (en este caso los

protones que se transportan fuera de la célula a través de la cadena

transportadora de electrones); en el momento que se abren las compuertas

(ATPasa) esta agua liberada (protones) mueve la turbina (ATPasa) que genera

energía eléctrica ( síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico).

I.- MECANISMOS DE OBTENCION DE ENERGIA POR

MICROORGANISMOS QUIMIOHETEROTROS:


MICROBIOLOGIA I

Como ya hemos dicho, los organismos quimioheterótrofos son aquellos que

utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono y energía. Estos

organismos son los animales, protozoos, hongos y casi todas las bacterias. Las

vías utilizadas por los quimioheterótrofos para la oxidación de compuestos

orgánicos y la conservación de la energía en ATP se pueden dividir en dos

grupos:

1.- Fermentación:

Cuando las reacciones redox ocurren en ausencia de cualquier aceptor

terminal de electrones.

2.- Respiración:

Cuando se utiliza el oxígeno molecular o algún otro agente oxidante como

aceptor terminal de electrones. Aeróbica: oxígeno; Anaeróbica: Nitrato, Sulfato,

Fumarato, Oxido de Trimetilamina.

1.- FERMENTACIÓN:

Existen muchos tipos de fermentaciones pero en todas ellas sólo ocurre una

oxidación parcial de los átomos de carbono del compuesto orgánico y por lo

tanto sólo se produce una pequeña parte de la energía disponible.

La oxidación en una fermentación está acoplada a la reducción de un

compuesto orgánico generado a partir del catabolismo del sustrato inicial, por lo

que no son necesarios aceptores externos de electrones. El ATP en la

fermentación se produce a partir de la fosforilación a nivel de sustrato. Como

consecuencia de la no participación de un aceptor externo de electrones, el

sustrato orgánico experimente una serie de reacciones oxidativas y reductoras

equilibradas; los piridín nucleótidos reducidos en un paso del proceso son

oxidados en otro.

Este principio general se ilustra en dos fermentaciones: la fermentación

alcohólica (típica del metabolismo anaeróbico de la glucosa por levaduras) y la

fermentación homoláctica (típica del metabolismo de algunas bacterias

lácticas). Ambos procesos fermentativos utilizan la ruta Embeben-Meyerhof: las

dos moléculas de NAD reducidas por esta ruta se reoxidan en reacciones que


MICROBIOLOGIA I

implican un ulterior metabolismo del piruvato .en el caso de la fermentación

homoláctica, esta oxidación ocurre como consecuencia directa de la reducción

del ácido pirúvico se descarboxila primero para formar acetaldehído y

reoxidación del NADH ocurre en paralelo con la reducción del acetaldehído

para formar etanol.

Las bacterias pueden producir productos fermentativos finales distintos al ácido

láctico y al etanol debido a las diferencias en el metabolismo del ácido pirúvico.

Estos productos finales pueden ser ácido fórmico, 2,3 butanodiol, isopropanol,

ácido butírico, butanol. La mayor parte de las fermentaciones bacterianas

pueden originar varios productos finales pero ninguna fermentación da lugar a

todos los productos finales.

A.- Resultados de la Fermentación de la Glucosa:

El resultado final de la glicólisis es el consumo de glucosa, la síntesis de 2 ATP

y la producción de productos de fermentación.

Para el organismo el producto más importante es el ATP y los productos de la

fermentación son productos de desecho, sin embargo, estos productos son

muy importantes para el cervecero, panadero, quesero. La fermentación

anaeróbica de glucosa por levaduras produce el etanol que es el producto

principal de las bebidas alcohólicas, y la producción de ácido láctico es el paso

inicial en la producción de productos lácteos fermentados incluyendo el queso.

Para los panaderos, la producción de CO2 por la fermentación de levaduras es

el paso esencial en esponjamiento del pan.

B.- El Efecto Pasteur:

Reproduce en microorganismos capaces de realizar metabolismo fermentador

y respiración aerobia (anaerobios facultativos). En presencia de O2 utilizan la

respiración aeróbica, pero pueden emplear la fermentación si no hay O2 libre

en su medio ambiente. Pasteur fue el primero en observar que el azúcar es

convertido en alcohol y CO2 por levaduras en ausencia de aire, y que en

presencia de aire se forma muy poco o nada de alcohol, siendo CO2 el

principal producto final de esta reacción aeróbica. Este efecto indica el mayor

rendimiento energético de la respiración sobre la fermentación.


MICROBIOLOGIA I

2.- RESPIRACIÓN AEROBICA:

La glucosa, tanto en metabolismo respiratorio como en el fermentativo, se

transforma en ácido pirúvico por una de las siguientes rutas:

a).- Embeben – Meyerhof (eucariontes y procariontes).

b).- Pentosa fosfato (eucariontes y procariontes).

c).- Entner Doudoroff (sólo en ciertos procariontes como alternativa a la ruta

Embden – Meyerhof).

En la mayor aparte de los aerobios, el piruvato sufre una descarboxilación

oxidativa catalizada por un sistema enzimático llamado complejo piruvato

deshidrogenasa que produce acetil-coenzima A (acetil – CoA). El acetil – CoA

es un metabolito precursor que puede entrar en rutas metabólicas biosintéticas;

alternativamente, puede ser oxidado completamente a CO2 a través de una

ruta conocida como ciclo de Krebs o ciclo de ácidos tricarboxílicos (TCA). Este

ciclo es la principal vía de generación de ATP en los heterótrofos aeróbicos

(por paso de electrones a través de una cadena transportadora de electrones

desde los piridín nucleótidos reducidos). El ciclo de TCA genera además tres

metabolitos precursores, a- cetoglutarato, succinil – CoA y Oxalacetato. El

ciclo TAC efectúa la oxidación completa de una molécula de ATO y una

molécula de FAD reducido (flavoproteína que cede electrones a una cadena de

transporte independiente de piridín nucleótidos).

a).- Reacciones anapleróticas.

El ciclo TCA, además de oxidar el acetil CoA ( dentro del ciclo) genera

metabolismo precursores que son utilizados en la biosíntesis ( fuera del ciclo),

por lo que requieren un aporte de ácido oxalacético que reponga el utilizado en

la síntesis de los meta bolitos precursores. Estas reacciones de síntesis de

oxalacético se denominan anapleróticas y fundamentalmente consisten en

reacciones que carboxilan el piruvato o el fosfoenolpiruvato para obtener

oxalacetato. Como resultado, el carbono procedente del piruvato entra en el

ciclo por dos rutas: vía acetil CoA y vía piruvato o fosfoenolpiruvato.

b).- Ciclo del gioxilato:

Durante la oxidación de ácido acético o ácidos grasos que se convierten en

acetil-CoA sin la formación intermedia de piruvato, ocurre una modificación


MICROBIOLOGIA I

especial del ciclo TAC conocida como ciclo del glioxilato. Bajo estas

circunstancias no puede generarse oxalacetato a partir de piruvato o

fosfoenolpiruvato (anapleróticas ya que en los microorganismos aeróbicos no

existe un mecanismo que sintetice piruvato a partir de acetato. El oxalacetato

requerido para la oxidación del acetato se repone mediante la oxidación de

succinato y malato, que se produce por una secuencia de dos reacciones. En la

primera reacción el isocitrato, que es un intermediario normal del ciclo TCA, se

rompe para dar succinato y glioxilato para formar malato, el precursor

inmediato del oxalacetato. Así el ciclo del glioxilato actúa como una secuencia

anaplerótica que permite el funcionamiento normal del ciclo TCA.

c).- Balance Energético de la Respiración aeróbica:

El TCA produce la completa oxidación del ácido pirúvico en 3 moléculas de

CO2 con la producción de 4 moléculas de NADH y una molécula de FADH. El

NADH y FADH pueden ser oxidados a través del sistema de transporte de

electrones originando 3 moléculas de ATP por NADH y 2 moléculas de ATP

por FADH. También se produce una molécula de ATP por fosforilación a nivel

de sustrato en la oxidación de a-cetoglutarato a succinato. En total suman 15

moléculas de ATP por ciclo. Como por cada molécula de glucosa se originan 2

moléculas de ATP formadas en la glicólisis y los 2 NADH que en presencia de

O2 pueden ser reoxidados en el transporte de electrones originando 6

moléculas de ATP. En total son 38 ATP por cada molécula de glucosa con los 2

ATP producidos en la fermentación.

II.- MECANISMOS DE OBTENCION DE ENERGIA POR

MICROORGANISMOS AUTOTROFOS:

A diferencia de lo que ocurre en los heterótrofos las reacciones de

mantenimiento de los autótrofos, que obtienen su carbono celular del CO2,

tiene lugar en dos fases bioquímicas distintas:

1.- Síntesis de metabolitos precursores.

2.- Síntesis de ATP y piridín nucleótidos reducidos.

1.- Síntesis de Metabolitos Precursores:


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Este ciclo es compartido por la mayoría del los fotoautótrofos y los

quimioautótrofos. La mayor parte de los autótrofos (aunque hay excepciones)

fijan el CO2 mediante una reacción catalizada por el enzima ribulosa difosfato

carboxilasa que convierte la ribulosa en 1,5 difosfato en ácido 3 – fofoglicérico,

a partir del cual se sintetizan todos los metabolitos precursores. Sin embargo,

la fijación de CO2 depende de la disponibilidad de ribulosa difosfato por

consiguiente, parte del ácido fosfoglicérico debe de utilizar para regenerar este

aceptor de CO2 (ribulosa difosfato). El ciclo de Calvin – Benson puede dividirse

en 3 fases:

1.- Fijación de CO2.

2.- Reducción del CO2 fijado.

3.- Regeneración del aceptor de CO2.

El ciclo de Calvin- Benson, en lugar de producir ATP y reducir piridín

nucleótidos, los consume. En los autótrofos tales compuestos se sintetizan por

otros mecanismos.

2.- Síntesis de ATP y Piridín Nucleótidos Reducidos:

Los quimioautótrofos obtienen ATP y poder reducir mediante la oxidación de

compuestos inorgánicos. Los substratos que pueden servir como fuente de

energía son H2. CO. H3N, NO2-, Fe2+ y compuestos reducidos azufre (H2S, S,

S2O3-). En este tipo de metabolismo respiratorio, los electrones de estos

compuestos pasan a través de una cadena de transporte de electrones que

genera ATP por el modo que opera en los heterótrofos (fosforilación oxidativa).

El aceptor terminal de electrones de la cadena de los quimioautótrofos es

normalmente el O2. Algunos de estos substratos inorgánicos (H2 y CO) son

agentes reductores suficientemente potentes como para reducir directamente a

los piridín nucleótidos, pero otros no lo son. Estos agentes reductores débiles

(NO2-, Fe2+) reducen los piridín nucleótidos por n proceso llamado transporte

inverso de electrones; en el cual parte de la fuerza motora de protones

generada en el funcionamiento de la cadena normal de transporte de

electrones se utiliza para impulsar electrones en una dirección inversa, que de

otro modo sería termodinámicamente desfavorable de otra cadena que une el

sustrato inorgánico con los piridín nucleótidos oxidados que resultan por ello

reducidos.

nutricion bacteriana final

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