INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES

AMBIENTALES

EN EL CRECIMIENTO MICROBIANO(microorganismos)

• Las diferentes especies de microorganismos

pueden crecer en diversos ambientes.

• El tipo de microorganismo que se encuentra en

un ambiente dado y la velocidad a la que ellos

pueden crecer puede ser influenciada por una

variedad de factores, tanto físicos como

bioquímicos.

FACTORES FÍSICOS

• Algunos los factores físicos que tienen influencia

son: temperatura, oxígeno, pH y concentración

de sales sobre el crecimiento de algunas

especies de bacterias

Algunos los factores ambientales que tienen

influencia en el crecimiento de algunas especies

de bacterias son:

» Temperatura

» Radiación

» Salin idad

» Actividad de agua

» pH

» Oxigeno

» Nutrientes

» Temperatura

Ambientes:

- Bajas temperaturas: >90% océanos

temperatura <5 C

- Temperatura ambiente o corporal:

20-45 C

- Altas temperaturas: Regiones volcánicas,

procesos de compostaje

… Temperatura

Psicrófilostemperaturas

óptimas <15oC (15-20 C)

Sintetizan enzimas que funcionan

bien en frío y la membrana plasmática

contiene mas ácidos grasos insaturados

Mesófilas 20 a 45oC

Termófilas Óptima >55oC (Arqueas)

La temperatura óptima de crecimiento para

la mayoría de las formas de vida libre es de

30oC

… Temperatura

Sintetizan enzimas mas estables al calor, presentando

cambios en sus aminoácidos que le dan una forma

diferente y la membrana plasmática contiene ácidos

grasos saturados (proteínas del choque térmico)

Temperatura ( C)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Psicrófilo

Flavobacterium

sp

Mesófilo

Escherichia

coli

Termófilo

Bacillus

stearothermophilus

Hipertermólfilo

Termococcussp

Hipertermólfilo

Pyrodictiumsp

TEMPERATURAS OPTIMAS DE DIVERSOS ORGANISMOS

13C

39C

60C

80C

105C

» Radiación

~ Espectro

electromagnético

~ Intensidad y tiempo

de exposición

~ Rayos Gamma, rayos X,

UV son dañinos

… Radiación

~ Mutágeno

- Se afecta la estructura de ácidos

nucleicos

- Afecta procesos de membrana y su

estructura

~ Estrategias

- Fotoreactivación

- Pigmentos protectores (carotenoides)

» Salinidad

~ Ambientes acuáticos: 0.05%

de sales

~ Marinos: 3.5% de sales

~ Hipersalinos: 25 a 30% de sales

- Halotolerantes

- Halofílicos moderados

- Halofílicos extremos

Acitividad de

agua, aw

Material Organismos que crece

1,00

0,95

0,980

0,950

0,900

0,850

0,800

0,750

0,700

Agua pura

Sangre humana

Agua marina

Pan

Jarabe de arce, jamón

Chorizo

Pasteles de frutas, mermeladas

Pescado salado

Cereales, caramelos

Caulobacter, Spirillum

Streptococcus, Escherichia

Pseudomonas, Vibrio

Bacilos Gram positivos

Cocos Gram positivos

Levaduras

Hongos filamentosos

Halobacterium, Halococcus

Hongos xerofílicos

• La concentración de solutos presentes en el agua, hacen que esta esté

más o menos disponible para ser utilizada por los microorganismos

• La disponibilidad de agua se expresa en términos de la actividad de agua,

cuyo valor oscila entre 0 y 1

• Todos los microorganismos requieren agua y la disponibilidad de ella es

un factor importante para el crecimiento microbiano

» Actividad de agua

Organismo Soluto acumulado

Bacterias no fototróficas

Cianobacterias de agua dulce

Cianobacterias marinas

Algas marinas

Cianobacterias halófilas

Bacterias halofílicas, fototróficas no oxigénicas

Arqueas halófilas extremas

Dunnaliella

Levaduras xerofílicas

Hongos filamentosos xerofílicos

Solutos compatibles en microorganismos

Betaína, prolina, glutamato

Sacarosa, trehalosa

Glucosilglicerol

Manitol, prolina, propionato

Betaína

Betaína, ectoína, trehalosa

KCL

Glicerol

Glicerol

Glicerol

Como crecen los microorganismos en condiciones de baja actividad de agua?

• Aumentan la concentración interna de solutos: bombeando iones hacia

el interior o sintetizando o concentrando un soluto orgánico; estos

compuestos se llaman solutos compatibles

• La cantidad máxima de soluto sintetizada o acumulada está determinada

genéticamente

… Actividad de agua

Neutrófilos:

Acidófilos:

Alcalófilos:

6.0 a 8.0

3.0

10.5

pH

(7.5)

(6.5)

(9.5)

pH

internolímites

externos

1.0 a 5.0

5.5 a 8.5

9.0 a 11.0

suelos y aguas altamente

carbonatadas producen

proteasas para detergentes

» pH

Aerobios obligados

Facultativos

Anaerobios obligados

Requieren específicamenteoxígeno como aceptor de

Electrones (H)

Requieren una sustancia

diferente al oxígeno como

aceptor de electrones

Capaces de vivir aerobia o

anaeróbicamente

Los microorganismos aerobios poseen enzimas que

descomponen los productos tóxicos del oxígeno (H2O2, O

como: catalasas, peroxidasas etc, mientras que los

anaerobios no poseen estas enzimas

» Oxígeno

Catalasa

H2O2H2O2 + 2 H2O + O2

Peróxidasa

H2O2 + NADH +

H+

2H2O + NAD+

Superóxido dismutasa/catalasa4O2- + 4H+ 2 H2O + 3O2

O2 + e- O2-

SuperóxidoO2 + e- + 2H H2O2

Peróxido de HH2O2 + e- + H+ H2O2 + OH

Radical hidroxiloOH + e- + H+ H2O

Productos

tóxicos

del

metabolismodel oxígeno

Enzimas que descomponen los productos tóxicos del oxígeno:

Todas las formas de vida comparten ciertos

requerimientos nutricionales para su normal

funcionamiento y crecimiento:

* ENERGÍA

* CARBONO

* NITRÓGENO

* AZUFRE

* FÓSFORO

* IONES INORGÁNICOS

* FACTORES DE CRECIMIENTO

* AGUA

» Nutrientes

Todos los microorganismos

requieren una fuente de

energía para:

• FOTOTROFOS Luz

• QUIMIOTROFOS Oxidación (pérdida de

electrones de un átomo)

de un compuesto químico

1. Biosíntesis

2. Movilidad

3. Transporte de

nutrientes

De acuerdo a la forma de obtener energía se

clasifican en:

- Quimioorganotrofos

- Quimiolitotrofos

* ENERGÍA

• Utilizado por los microorganismos para sintetizar los

compuestos orgánicos requeridos para las estructuras

y funciones de la célula

• Según la fuente principal de carbono utilizada,

los microorganismos se clasifican como:

AUTOTROFOS: Utilizan como fuente de carbono

al CO2, a partir del cual sintetizan los esqueletos

carbonados de los metabolitos orgánicos

HETERÓTROFOS: Utilizan compuestos orgánicos

como fuente de carbono (que se debe encontrar

en forma asimilable)

* CARBONO

El nitrógeno es utilizado por las bacterias para

formar aminoácidos, pirimidinas, purinas etc.

Los microorganismos son muy versátiles en las

fuentes de nitrógeno que utilizan:

• Nitrógeno atmosférico (fijadores)

• Compuestos inorgánicos de nitrógeno

• Compuestos orgánicos nitrogenados

* NITRÓGENO

Utilizado para la síntesis de aminoácidos azufrados

que tienen un papel muy importante en la estructura

terciaria de las proteínas y en el sitio catalítico de

enzimas

Diversidad en la utilización de las fuentes de azufre:

• Compuestos orgánicos de azufre: como

aminoácidos azufrados

• Compuestos inorgánicos de azufre: sulfatos

• Azufre elemental

* AZUFRE

• Indispensable para las

transferencias de energía

y la síntesis de ácidos

nucléicos y fosfolípidos

Fuentes de fósforo: en forma

de fosfatos orgánicos o

inorgánicos

• Estabilizan o activan los

compuestos biológicos

como enzimas, ribosomas,

membranas etc.

• Estan en el mediocomo

sales que contienen:

K+, Mg2+, Mn2+, Ca2+,

Na+, PO43-, Fe2+, Fe3+

y trazas de Cu2+, Co2+

y Zn2+, se requieren solo

trazas

* FÓSFORO * IONES INORGÁNICOS

Compuestos orgánicos fundamentales para

la maquinaria metabólica de la célula, la mayoría de los

microorganismos pueden sintetizarlos pero otros

requieren tomar uno o más preformados del medio

ambiente.

Son vitaminas, aminoácidos, purinas, pirimidinas etc

en muy pequeñas cantidades

Proteínas (enzimas) Intervienen en la

síntesis de comp.

esenciales (vitaminas)

Gen

* FACTORES DE CRECIMIENTO

En los ambientes naturales a diferencia de los

medios de cultivo de laboratorio, la concentración

de nutrientes fluctúa

Por lo que los organismos utilizan diferentes

estrategias para sobrevivir:

Uso eficiente de recursos disponibles

Metabolismo endógeno

Miniaturización

Acumulación de polímeros

Diferenciación a formas de resistencia:

esporas, quistes

Los microorganismos los podemos encontrar en:

• Humanos

• Animales

• plantas

• Hay MICROORGANISMOS BENEFICIOSOS en la

naturaleza. Son beneficiosos porque no nos

causan daño. Por ejemplo, los microorganismos

beneficiosos pueden clasificarse en:

Microorganismos benignos:

Representan la mayoría de los

microorganismos que se encuentran en el

ambiente, son aquéllos con los que

convivimos sin producirnos daño a la salud.

Microorganismos benécos:

Son aquellos microorganismos que utilizamos para

elaborar alimentos como el queso, el yogurt, el

vino, la cerveza y el pan.

• También hay MICROORGANISMOS PERJUDICIALES.

Son perjudiciales porque pueden causar daño a las

personas. Por ejemplo; los microorganismos malos

pueden clasificarse en:

Microorganismos de deterioro:

Alteran y descomponen los alimentos

(bacterias, mohos y levaduras).

Microorganismos patógenos:

Nos enferman (bacterias, virus, . parásitos y toxinas

de hongos). Las bacterias patógenas pueden causar

enfermedades. Este grupo es muy importante desde

el punto de vista de salud pública.

Salmonella

• Se localiza en el intestino humano y

animal, siendo eliminado por las heces. Le

encontramos en alimentos de origen animal

(huevos, mayonesa, carnes, aves, leche, pescad

o), también en productos de pastelería y

verduras.

Staphilococcus

• Se encuentra principalmente en nariz, garganta y

lesiones cutáneas. Los alimentos relacionados son

productos cárnicos, aves, lácteos y mayonesa.

Clostridium perfringens

• Se halla principalmente en el intestino animal y

humano, suelo y polvo. Se encuentra en grandes

cantidades de carnes, aves y derivados.

Clostridium botulinumc

• Se encuentra en el suelo, vegetales, carne y

pescado. Se relacionan principalmente con

conservas poco ácidas de vegetales.

Escherichia coli

• Suele vivir en el intestino de los vacunos. La

principal fuente es la carne.

Listeria

• Esta bacteria se encentra en la tierra y el agua.

Puede crecer incluso dentro de las temperaturas

frías de un refrigerador. Es frecuente encontrarla

en carnes rojas y en pollo crudo. También se

relaciona con productos lácteos no

pasteurizados.

Shigella

• Los brotes están asociados con condiciones

sanitarias decientes, agua y alimentos

contaminados. El agua contaminada es una de

las principales fuentes de shigellosis.

Vibrio cholerae

• Esta bacteria vive muy bien en el medio acuoso y

salino. El agua contaminada es una de las

principales fuentes de contaminación.

Campilobacter

• Es una bacteria fecal relativamente fácil de

encontrar en el intestino de personas y animales.

Los productos que presentan mayor riesgo son los

que se consumen crudos (carnes, pollo, pescado

y mariscos).

Streptococos

• Operarios con infecciones por estreptococos

como dolor de garganta. La leche cruda y

huevos son fuentes de contaminación.

Hepatitis

• Contaminación fecal humana, directa o a través

del agua. También se relaciona con mariscos mal

cocidos, emparedados, ensaladas, entre otros.

Cistercosis

• El parásito Taenia solium es el responsable de la

cisticercosis. Esta enfermedad se adquiere al

ingerir alimentos contaminados, principalmente

la carne de cerdo mal cocida.

Basillus cereus

• Es una bacteria que puede encontrarse con

cierta facilidad en una gran proporción de

alimentos. En muchas ocasiones se relaciona con

el consumo de arroz, sin embargo se ha asociado

a otros cereales.

Leptospira

• Es una enfermedad transmitida por las ratas y los

ratones. La infección ocurre cuando las personas

tienen contacto con supercies, suelo, agua o

alimentos contaminados con la orina y otros

uidos corporales de ratones y ratas u otros

animales infectados.

• Existen diferentes especies bacterianas se

comportan como PGPRs y pueden tener efectos

importantes en la fertilidad del suelo, mejorando

la disponibilidad de nutrientes o influyendo en el

crecimiento y desarrollo de las raíces y el

follaje, aunque también existen casos de

microorganismos que son perjudiciales para las

plantas.

• En relación a los efectos benéficos de la

interacción planta-microorganismo para los

cultivos, es de resaltar la sofisticada

comunicación química que ocurre entre las

plantas y las PGPRs.

INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES

AMBIENTALESEN FITOPLASMAS

• Los fitoplasmas son patógenos de

plantas, generalmente habitan el floema y son

transmitidos de planta a planta por insectos que

se alimentan de floema. Los

fitoplasmas, llamados formalmente organismos

parecidos a micoplasmas, están asociados con

enfermedades en varios cientos de especies de

plantas.

• Se asume que cada enfermedad es causada por

una sola especie de fitoplasma. Sin embargo, la

investigación ha dejado en claro que diferentes

fitoplasmas pueden causar síntomas

aparentemente idénticos en ciertas plantas. Por

otro lado, algunos fitoplasmas estrechamente

relacionados pueden causar síntomas

claramente diferentes en las plantas

hospedantes.

• Los fitoplasmas causan síndromes similares y se

transmiten ampliamente por diferentes

vectores, así que el control efectivo de la

enfermedad puede requerir la intervención en el

ciclo de vida del vector.

Características de los fitoplasmas

• Son parásitos estrictos del hábitat intracelular de

plantas e insectos vectores. Su tamaño y

crecimiento depende del grado de desarrollo de

los tubos cribosos donde se localizan, y tienen la

capacidad de pasar lentamente a través de los

poros de las células cribosas del floema.