Download fisiologia de los microorganismos

UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES
MEDICINA VETERINARIA
MICROBIOLOGIA VETERINARIA
JOHN JAIRO URIBE GONZALEZ
OBJETIVOS
 Establecer




criterios
fisiológicos
de
identificación
bacteriana.
Conocer tipos de nutrientes y características de la
nutrición utilizada por las bacterias.
Factores condicionantes del crecimiento bacteriano.
Tipos de metabolismo que desarrollan las bacterias.
Etapas del crecimiento bacteriano.
CLASIFICACION DE LAS
BACTERIAS
 AEROBIOS ESTRICTOS: Son aquellas bacterias en que el
aceptor final de energía es el oxigeno (O2).
 ANAEROBIOS ESTRICTOS: Aquellos microorganismos en
que el aceptor final es una molécula inorgánica como
SO4 – NO3. El O2 es toxico, no sintetiza catalasa
superoxidodismutasa.
 ANAEROBIOS FACULTATIVOS: Pueden vivir en
presencia o ausencia de O2.
NUTRICION BACTERIANA
 Es el proceso por el que los seres vivos toman del medio
donde habitan las sustancias químicas que necesitan
para crecer (nutrientes) los que se requieren para:
 Procesos energéticos y biosinteticos.
PROCESOS ENERGETICOS
BIOSINTETICOS
LITOTROFAS
AUTOTROFAS
ORGANOTROFAS
HETEROTROFAS
NUTRICION BACTERIANA
 Macronutrientes: carbono, hidrógeno, oxígeno y
nitrógeno.
 Micronutrientes: fósforo, potasio, azufre, magnesio.
 3.-Vitaminas y hormonas
 4.-Elementos traza: zinc, cobre, manganeso, molibdeno,
cobalto.
MACRONUTRIENTES
 Carbono: Todos los organismos necesitan carbono en
alguna de sus formas. El carbono forma el esqueleto de
los tres más importantes nutrientes (carbohidratos,
lípidos y proteínas) que se utilizan para la obtención de
energía y material celular. Los microorganismos que
utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono
se llaman heterótrofos y aquellos que utilizan el CO2
como fuente de carbono se llaman autótrofos.
MACRONUTRIENTES
 Hidrógeno y Oxígeno: El hidrógeno y oxígeno forman
parte de muchos compuestos orgánicos. Se encuentran
en el H2O, como componentes de nutrientes y en la
atmósfera. Además el O2 se utiliza en la respiración
aeróbica como aceptor terminal de electrones.
MACRONUTRIENTES
 Nitrógeno. El nitrógeno es metabolizado y entra a
formar parte de las proteínas, ácidos nucleícos y
polímeros de la pared celular. Las fuentes de
nitrógeno que pueden ser utilizadas por diferentes
organismos incluyen: N2 atmosférico en algunos
procariotas, otros utilizan compuestos inorgánicos
como nitratos, nitritos o sales de amonio, mientras
que otros requieren compuestos nitrogenados
orgánicos como son los aminoácidos o péptidos.
MICRONUTRIENTES
 Fósforo. El fósforo es esencial para la síntesis de ácidos
nucleicos y ATP; también forma parte de los
fosfolípidos y polímeros de la pared celular. El fósforo
se suministra normalmente como fosfato inorgánico;
alternativamente se puede utilizar fosfato orgánico
como son los glicerofosfatos y fosfolípidos.
 Potasio. El ión potasio actúa como coenzima y
probablemente como catión en la estructura de RNA
y otras estructuras aniónicas celulares.
MICRONUTRIENTES
 Azufre. El azufre es necesario para la biosíntesis de
los aminoácidos cisteina, cistina y metionina.
También forma parte de coenzimas como biotina,
coenzima A y ferredoxina. El azufre se suministra en
forma inorgánica como sulfato u orgánica como
cistina, cisteina y metionina.
 Magnesio. Se utiliza como cofactor de reacciones
enzimáticas donde actúa el ATP.
VITAMINAS
 Las vitaminas se clasifican en dos grupos,
hidrosolubles y liposolubles. Dentro de éstas
últimas la vitamina A, D y E no son necesarias
para el crecimiento delas bacterias. Todas las
vitaminas hidrosolubles, excepto el ácido
ascórbico, son necesarias para el crecimiento de
bacterias. La mayor parte de las vitaminas
hidrosolubles son componentes de coenzimas. En
los medios indefinidos se utiliza como fuente de
vitaminas el extracto de levaduras.
ELEMENTOS TRAZA
 Son necesarios para activar algunos enzimas; por
ejemplo, el Mo6+ se necesita en la nitrogenasa que es
el enzima que cataliza la conversión del nitrógeno
atmosférico en amoníaco en la fijación biológica de
nitrógeno.
 FACTORES DE CRECIMIENTO: Son moléculas
orgánicas especificas indispensables para la vida de
la bacteria pero que ella es incapaz de sintetizar:
Coenzimas, bases nitrogenadas, aminoácidos,
vitaminas.
CONDICIONANTES DEL
CRECIMIENTO BACTERIANO
 Los principales factores que influyen en el
crecimiento microbiano son alimento, humedad,
disponibilidad de oxigeno, temperatura y pH.
 TEMPERATURA: Presentan un estrecho rango de
crecimiento optimo. Tº mínima de crecimiento y
máxima.
 Por debajo de la temperatura mínima la
multiplicación se deteriora.
 Por encima de la temperatura máxima muerte
bacteriana.
TEMPERATURA
 Las bacterias se pueden clasificar en 3 grandes
grupos, según su temperatura optima de
crecimiento:
 Psicrófilas: 10 – 20 ºC (15 ºC)
 Mesófilas: 20 – 40 ºC (30 ºC)
 Termófilas: 50 – 60 ºC (55 ºC).
 pH:
En el interior de la bacteria el pH es
normalmente neutro. La mayor a de las bacterias
puede soportar cambios entre 3 y 4 unidades de pH.
pH
 Alcalófilas.
 Neutrófilas.
 Acidófilas.
 CONDICIONES OSMOTICAS : Las bacterias tienen
una tolerancia osm tica importante, lo que les
permite soportar grandes cambios de la osmolaridad
todo esto gracias a la PARED CELULAR que
constituye una importante barrera.
OXIGENO
 Conforme con requerimientos de oxigeno las
bacterias, se clasifican en:
 Aeróbicas: Requieren de Oxígeno para su desarrollo.
 Anaeróbicas: crecen en ausencia o presencia de
Oxigeno.
 Microaereofílicas : crecen mejor con tensiones de
Oxígeno bajas.
FASES DEL CRECIMIENTO
BACTERIANO
 El crecimiento bacteriano es auto limitante.
 Multiplicación de 3 – 5 horas llegando a un numero
y tamaña máximo.
 Fase de latencia o retraso
 Fase logarítmica o exponencial.
 Fase estacionaria.
 Fase de regresión o muerte
FASES DEL CRECIMIENTO
BACTERIANO
METABOLISMO BACTERIANO
 Permite conocer el modo de vida y el hábitat de






diferentes especies bacterianas.
Permite formular medios de cultivo para el aislamiento
e identificación de los patógenos participantes.
Desde el punto de vista terapéutico nos permite conocer
y entender el modo de acción de algunos
antimicrobianos que bloquean una vía metabólica o la
síntesis de alguna macromolécula esencial para la
bacteria.
METABOLISMO BACTERIANO
 Es el conjunto de reacciones químicas que ocurren al
interior de la célula bacteriana.
 Obtener energía química del entorno, almacenarla y
usarla en sus funciones celulares.
 Convertir los nutrientes exógenos y convertirlos en
unidades precursoras de macromoléculas.
 Formar y degradar moléculas para funciones especificas.
 METABOLISMO ANABOLISMO - BIOSINTESIS

CATABOLISMO
METABOLISMO BACTERIANO
 En el metabolismo bacteriano, los procesos químicos
por los cuales la bacteria construye componentes
celulares, a partir de compuestos simples externos
(nutrientes), se denomina ANABOLISMO y
si
resulta la producción de nuevo material celular,
también se denomina BIOSINTESIS.
 En cambio, aquellas reacciones destinadas a
obtener energía a partir de compuestos químicos
corresponden al CATABOLISMO.
METABOLISMO BACTERIANO
 Las reacciones catabólicas liberan
la energía
química contenida en los nutrientes, mientras que las
anabólicas la consumen.
 La energía liberada como resultado de las reacciones
de óxido-reducción del catabolismo se almacena y
transporta como ATP.
 Fosforilación a nivel del substrato
 Fosforilación oxidativa.
METABOLISMO BACTERIANO
 En los seres vivos, la utilización de la energía
potencial contenida en los nutrientes se produce por
reacciones de oxido-reducción.
 Químicamente la oxidación esta definida por la
pérdida de electrones (e-) y la reducción por la
ganancia de los mismos.
 En las bacterias de interés médico los sistemas de
oxido-reducción que transforman la energía química
de los nutrientes en una forma biológicamente útil,
incluyen la Fermentación y la Respiración.
METABOLISMO BACTERIANO
 En la respiración hay un aceptor final exógeno,
cuando es el oxígeno hablamos de respiración
aerobia, y cuando es un compuesto inorgánico
hablamos de respiración anaerobia.
RESPIRACION
 Es el proceso por el cual un substrato es oxidado
completamente a CO2 y H2O, con participación
de una cadena de e-.
 Los primeros pasos en la respiración de la glucosa son
idénticos a los de la glucólisis, pero mientras en esta
última el piruvato es convertido en productos finales
de la fermentación (ácido láctico, propiónico, etc.)
en la respiración es oxidado completamente a CO2 a
través del ciclo de Krebs.
FERMENTACION
 La fermentación es un proceso catabólico de
oxidación, que no requiere oxígeno, siendo el
producto final un compuesto orgánico.
 Alcohólica: El piruvato se reduce para formar
etanol y CO2
Saccharomyces cerevisiae y
algunas (pocas) bacterias.
 La fermentación alcohólica produce el alcohol
presente en las bebidas fermentadas (vino cerveza,
etc.) y el CO2 que se libera en esta fermentación es el
causante del esponjamiento de la masa de pan
durante su fermentación.
FERMENTACION
 Homoláctica: La fermentación cuyo único producto
final es el ácido láctico. Estas bacterias producen el
piruvato por catabolismo de la glucosa siguiendo la ruta
de Embden-Meyerhof (vía glucolítica clásica).

Streptococcus
(grupo
de
enterococos),
Pediococcus y varios grupos de Lactobacillus.
 Importancia industrial estriba en la bajada del pH de los
productos donde se encuentran estas bacterias,
consecuencia de la liberación de ácido láctico.
FERMENTACION
 Cambios químicos en el producto (precipitación de
proteínas durante el cuajado de la leche), cambios
microbiológico (protección del deterioro microbiano
de alimentos como consecuencia de la eliminación
de la flora competidora) y organolépticos
(características de producción de sabor).
 Heterolactica: Denominada así porque su producto
final no es exclusivamente ácido láctico.

Leuconostoc y Lactobacillus.
FERMENTACION
 Industrialmente el proceso es relevante en la
producción de alimentos fermentados (por ejemplo
el sauerkraut y metabolismo de la leche.
 Acido mixta: Produce ácido acético, etanol, H2
,CO2 y proporciones diferentes de ácido láctico o
propiónico (fórmico) según las especies.

enterobacterias.
 Enzima denominada formiato-liasa utilizada en
fermentación del azúcar.
FERMENTACION
 Butanodiólica: Es una variante de la anterior, se
logra como producto final el 2.3-butanodiol.

enterobacterias como Klebsiella, Serratia y
Erwinia.
 Propiónica: Proceso complejo en el que se genera
acetato, CO2 y ácido propiónico.

Propionibacterium y otras anaerobias
estrictas presentes en el rumen de herbívoros.
 Industria importante en la fermentación del queso
para producir el tipo suizo.
FERMENTACION
 Acetona-butanol: fermentación llevado a cabo
por bacterias anaerobias estrictas del género
Clostridium. En el curso de esta fermentación se
producen compuestos orgánicos disolventes de gran
importancia industrial.
FERMENTACION
 En las bacterias se encuentran las 3 vías
centrales del
metabolismo de los Hidratos de Carbono:
 Vía a glicolítica o Embden Meyerhof Parnas.
 Vía pentosa fosfato o de Shunt de las de pentosas.
 Vía de a Entner-Doudoroff.
 VIA GLUCOLITICA: Degradación de la glucosa mediante
procesos de oxido reducción, en la que por cada molécula
de glucosa que entra a esta vía, se forman 2 moléculas de
ATP.
FERMENTACION
El shunt de las pentosas es una
ruta multifuncional para la degradación de hexosas,
pentosas, y otros hidratos de carbono. Para los
fermentadores heterolácticos es la principal fuente
productora de energía.
VIA ENTNER – DOUDOROFF: Es la ruta principal para la
degradación de la glucosa en bacterias aerobias estrictas
como Neisseria y Pseudomonas.
Se produce una molécula de ATP por molécula de
glucosa degradada.
 VIA PENTOSA FOSFATO:




FERMENTACION
 En los seres vivos, la fermentación es un proceso
anaeróbico y en él no interviene la mitocondria.
Son propias de bacterias y levaduras.
 La fermentación ocurre en la mayoría de las
células de los animales, excepto en las neuronas;
los eritrocitos, carecen de mitocondrias y se ven
obligadas a fermentar; el tejido muscular de los
animales, fermentación láctica cuando el aporte
de O2 no es suficiente.
FERMENTACION
 Desde el punto de vista energético, las
fermentaciones son muy poco rentables si se
comparan con la respiración aerobia, ya que a
partir de una molécula de glucosa sólo se obtienen 2
moléculas de ATP, mientras que en la respiración se
producen 36.
CRECIMIENTO DE LAS
POBLACIONES BACTERIANAS
 El cultivo es el proceso de propagación de los
microorganismos en el laboratorio, aportando las
condiciones ambientales adecuadas y los nutrientes
necesarios.
 El crecimiento de las poblaciones bacterianas, en un
sistema de cultivo cerrado, está limitado por el
agotamiento de los nutrientes.
CRECIMIENTO DE LAS
POBLACIONES BACTERIANAS
 Fase de latencia: Las bacterias transferidas de un
cultivo en fase estacionaria a un medio fresco, sufren
un cambio en su composición química antes de ser
capaces de iniciar la multiplicación.
 Fase exponencial: Las células se dividen a una
velocidad constante determinada por la naturaleza
intrínseca de la bacteria y por las condiciones del
medio
CRECIMIENTO DE LAS
POBLACIONES BACTERIANAS
 Fase estacionaria: Eventualmente el agotamiento
de los nutrientes o la acumulación de productos
tóxicos determina el cese del crecimiento.
 Fase de muerte: Luego de la fase estacionaria, la
tasa de muerte se incrementa, el número de
bacterias viables disminuye rápidamente.
GRACIAS……