NUTRICIÓN Y METABOLISMO BACTERIANO

¿Qué utilidad tiene conocer las condiciones que un microorganismos requiere para crecer?

# Obtenerlo en el laboratorio Cultivo

# Combatirlo o evitar su proliferación

Ser vivo requiere continuos aportes de energía

Nutrición, tomar sustancias de medio para crecer

Nutrientes se requieren para el metabolismo:

Fines energético (reacciones de mantenimiento)

Fines biosintéticos (reacciones de anabolismo)

Nutrición

Nutrientes Sustancias necesarias para

asegurar supervivencia. Proveen energía y

elementos necesarios para síntesis de estructuras celulares.

Ingreso por absorción. Viabilidad: capacidad de

reproducción.

Metabolismo Bacteriano Conjunto de reacciones o

transformaciones quimicas que tienen lugar en un microorganismo para mantener su viabilidad

Procesos o reacciones Catabólicas Degradan nutrientes Liberan energía

Procesos o reacciones Anabólicas Tienden a unir moléculas Reacciones de síntesis que consumen energía

Biosíntesis: Ingreso de substancias para transformarse en compuestos estructurales

Tipos de nutrición

De acuerdo a la provisión de energía:1. Litotrófas

Requiere sustancias inorgánicas simples(SH2, SO, NH3, NO2, Fe, etc.)

2. Organotrófas requiere compuestos orgánicos (carbohidatos, proteínas, lípidos, alcoholes, etc)

Desde el punto de vista biosintético

1. Autótrofas, sintetizan materiales a partir de sustancia inorgánicas sencillas (CO2)

2. Heterótrofas, fuente de carbono orgánica

Otros conceptos importantes:• Autótrofas estrictas

• incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de carbono

• Mixotróficas• metabolismo energético litótrofo, requieren

sustancias orgánicas como nutrientes biosintéticos

CLASES DE NUTRIENTES

Se los clasifica en:• Universales

• Agua, CO2, Fosfatos, Sales minerales• Particulares

• Nitrógeno, Azufre• Factores de crecimiento

• Vitaminas, coenzimas

Nutrientes Universales

EL AGUA Se necesita en grandes cantidades Cumple con las siguientes funciones:• Principal constituyente del citoplasma• Medio universal donde ocurren las

reacciones• Producto de reacciones químicasLas fuentes de agua• Endógena (procesos oxido-reducción)• Exógena (del medio)

CO2• Fuente de carbono (autótrofas)• Fuente de energía (litótrofas)• Se obtienen de fuente

• Endógena: descarboxilaciones• Exógena: atmósfera, soluciones acuosas

• Las bacterias crecen a concentraciones de 0,03%, otras requieren 5 – 10%

Fósforo:• Se utiliza como fosfatos orgánicos o

inorgánicos• Se usa en la formación de:

• Ácidos nucleicos• Fosfolípidos• Proteinas y enzimas

Sales minerales• Potasio, activación enzimas, pared • Magnesio, estabiliza membranas,

transferencia de grupos fosfato• Calcio, cofactor de enzimas• Hierro, respiración, cofactor de enzimas• Micronutrientes

• Magnesio, Cobalto, Zinc, Molibdeno, Niquel

Nutrientes particulares

Nitrógeno y azufre• Forma parte de aminoácidos y bases

nitrogenadas• Interviene en coenzima A• Las bacterias pueden fijar Nitrógeno

atmosférico en un proceso que convierte el Nitrógeno molecular (N2), en Amoniaco NH3

Factores de crecimiento

Moléculas que se requiere en pequeñas cantidades para crecer

Las bacterias no las sintetizan son: coenzimas y precursores de vitaminas

Por ejemplo• Biotina• Niacina• Tiamina• Ácido pantoténico

Medios de Cultivo

Sustancias nutritivas que permiten el desarrollo de microorganismos en el laboratorio

Cultivo: brindar condiciones óptimas de crecimiento

Fáciles de preparar Baratos Permitir el desarrollo de gran variedad de

gérmenes Aportar nutrientes adecuados (aminoácidos,

nucleótidos, factores de crecimiento, glucosa, iones inorgánicos)

Medios de Cultivo

Optimo contenido de H2O y correcto pH Requerimientos de O2 Estéril, evitar contaminaciones Incubación: temperatura óptima en

estufas

Clasificación de los medios de cultivo

Naturales: solo usados para enriquecer medios (leche, suero, papa)

Artificiales se preparan en el laboratorio Líquidos: caldos Sólidos: caldos

adicionados de substancias capaces de solidificar (Agar-agar)

Clasificación de los medios de cultivo

Medios selectivos: permiten crecer un solo tipo de microorganismo (sustancias inhibidoras)

Medios diferenciales o indicadores: evidencia alguna actividad metabólica por cambio de estado o color propia de un tipo determinado de microorganismo

Medios de Transporte: traslado de muestras biológicas manteniendo las bacterias viables

Crecimiento Bacteriano

Aumento de número (no de tamaño)

Multiplicación bacteriana: fisión simple o binaria Elongación Auto duplicación de

ADN cromosómico Tabicado central Invaginación

membrana celular Síntesis de pared

CRECIMIENTO BACTERIANO

El tiempo necesario para que una bacteria se duplique es elTIEMPO DE GENERACION

Distintiva de cada especie Bacteria en medio adecuado Puede influirse por factores estimulantes Varían de 20 minutos (Escherichia coli) hasta 24 horas

En todas se identifican cuatro etapas

Curva de Crecimiento Bacteriano

Fase de Latencia El número de microorganismos no varía Adaptación al medio, producción de

enzimas Tiempo variable: entre minutos, una hora

a días. Tamaño relativo aumentado por división

Fase exponencial o de crecimiento logarítmico

Relación casi lineal entre el tiempo y el número de elementos. Actividad metabólica incrementada Depende del tiempo de generación de cada bacteria Los antimicrobianos son mas activos Puede haber variaciones entre el crecimiento in vitro e in

vivo.

Fase Estacionaria En determinado punto el crecimiento

disminuye La población no aumenta Células nuevas reemplazan a las

células muertas Actividad metabólica mas lenta Células en animación suspendida Producción de metabolitos secundarios

Antibióticos Toxinas

Fase de Esporogénesis para las especies productoras de esporas

Fase de declinación o muerte

Recuento de células disminuye sensiblemente El numero de células muertas supera al número

de células vivas Acumulación de productos tóxicos Disminución de nutrientes Aparición rápida : autolimitar diseminación

infecciones

Efecto de la Temperatura

Temperatura mínima de crecimiento Temperatura óptima de crecimiento Temperatura máxima de crecimiento

Sicrófilos

Requieren bajas temperaturas 15 – 20 ºC La mínima puede ser muy baja Bacterias en el fondo del mar y en los

polos

Mesófilos

Rango de temperaturas: 25 – 40 ºC Temperatura óptima: 37 ºC ± 1 ºC Agentes que afectan al hombre y los

animales

Termófilos

Toleran altas temperaturas Temperatura óptima: 55 ºC Temperatura máxima: 80 ºC o mas.

Condiciones de pH

pH : Potencial Hidrógeno. Va desde 0 a 14.

Bacterias que crecen hasta pH 4 Acidófilas (Por ejemplo: Lactobacillus)

Vibrio cholerae : medio alcalino

Presión Osmótica

Los solutos (sales y azúcares) disueltos se desplazan a zonas de menor concentración. El agua se desplaza a zonas de mayor concentración de solutos

Una presión osmótica alta causa pérdida de agua y plasmólisis de la célula

Halófilas: bacterias que toleran altas concentraciones salinas

Halófilas facultativas : toleran hasta un 2 % de sales

Aerobios Requieren oxígeno, aceptor final de

hidrógeno Formación de H2O y CO2 Producción de enzima Catalasa :

desdoblamiento del Peróxido de hidrógeno (H2O2) en H2O y oxígeno

Prueba de Catalasa para diferenciar microroganismos (Staphylococcus de Streptococcus)

Anaerobios

Viven en ausencia de oxígeno atmosférico

Aceptor final de hidrógeno : compuesto inorgánico (NO3 o SO4)

Muy frecuente en microorganismos orales

Anaerobios Anaerobios obligados: no utilizan O2 Anaerobios moderados: toleran de un 2

a un 8 % de O2 Anaerobios aerotolerantes: sobreviven

un tiempo en presencia de O2 Anaerobios facultativos: aceptan

indistintintamente una situación u otra

Microaerófilos

Requieren bajas concentraciones de O2 para crecer

Utilizan el O2 como fuente de energía pero a concentraciones < 15 %

Susceptibles a radicales superóxido La cavidad oral presenta todas estas

variantes

Control de Microorganismos

Muchos factores estimulantes del desarrollo bacteriano se usan para preservar alimentos: Baja temperatura Salmueras Dulces Salados Ahumados

Termófilas Mesófilas Psicrófilas Neutrófilas Acidófilas Basófilas o alcalófilas Capnófilas