Prof. Dra. Patricia Palma Flux

patypalma2009@gmail.com

CRECIMIENTO BACTERIANO

Curso: microbiologa y parasitologa 2014

Objetivos

Conocer principios generales del crecimiento bacteriano

Conocer el ciclo de crecimiento de las poblaciones microbianas

Conocer factores que afectan el crecimiento bacteriano

Crecimiento sistemas biolgicos crecimiento poblacional: Incremento en el n de clulas

crecimiento individual: Incremento en el tamao y peso

previo a la divisin celular funcin bacteriana para preservar la especie

Crecimiento divisin

Reacciones de polimerizacin

Monmeros polmeros (macromolculas)

cidos nuclecos y Protenas 2000 reacciones qumicas

Ensamblaje de macromolculas y formacin de estructuras :

Flagelo, pared celular, ribosomas , etc

Proceso de replicacin Cromosmica y de plsmidos.

Segregacin de cromosoma y plsmidos a clulas hijas.

Sntesis de nuevos materiales de las envolturas bacterianas.

Proceso de divisin celular : formacin del tabique o septum.

Etapas del ciclo celular procaritico

Ocurren dos procesos fundamentales:

expansin o aumento de tamao de la pared

formacin del tabique transversal o septo en el centro de la clula.

Crecimiento de la Pared Celular

Biosntesis del Peptidoglicn (PG)

Crecimiento de la Pared Celular

Pared bacterias Gram Positivo

Sntesis del peptidoglican

El crecimiento del peptidoglican y la formacin del septo dependen de la actividad controlada y localizada de

autolisinas.

Estas enzimas son los sitios de accin de las penicilinas (PBP).

Autolisinas : transglucosidasa y/o transpeptidasa

Regulacin del crecimiento del peptidoglican

Bacterias Gram Negativo

Polisacarido O Polisacarido Central Lpido A

Sntesis del LPS

El ensamblaje del lpido A se realiza en la membrana celular y los azcares centrales se van uniendo secuencialmente.

El Ag O sintetizado se une a la regin central y al lpido A, generndose el LPS en la membrana celular antes de su paso

e insercin a la membrana externa.

Las subunidades del Ag O son sintetizadas independientemente sobre un portador lipdico.

El comienzo de la tabicacin requiere 2 seales:

1.- Trmino de replicacin cromosomal y las copias hijas separadas en extremos opuestos.

2.-La clula debe haber alcanzado una longitud umbral.

Formacin del tabique transversal o septum

Formacin del tabique transversal o septum

Poco antes de la divisin y bajo control del ciclo celular, protena FtsZ se ensambla en la cara citoplasmtica de la

membrana celular y forma un anillo citocintico.

Una vez que FtsZ ocupa el lugar del futuro septo, otras protenas FtsZ forman un complejo llamado Divisoma.

Los polmeros de FtsZ se contraen tracccionando las envolturas bacterianas al interior

FtsZ adems activan autolisina especficas de septum.

La divisin de la bacteria por fisin binaria simtrica se logra gracias a la invaginacin de la membrana celular y del

peptidoglican en el centro de la clula madre.

Formacin del Septum

Divisin: fisin binaria

Formacin de 2 clulas hijas a partir de una

Replicacin y elongacin celular

Terminacin del septo

Formacin del septo

Separacin

Tiempo de generacin Tiempo requerido por una clula para duplicarse o

completar un ciclo de crecimiento

Variable

Escherichia coli 20 min

Streptococcus mutans 2 h

Dependiente (genticos y ambientales)

Porphyromonas gingivalis

15.8 h

Resumen de conceptos

La divisin y replicacin son eventos coordinados

El crecimiento ocurre por fisin binaria

Crecimiento implica:

Aumento del numero de clulas

Aumento del tamao celular

Velocidad de crecimiento Cambio en el n de clulas o masa celular por unidad de

tiempo

crecimiento exponencial: duplicacin de una poblacin celular en un tiempo dado

Crecimiento exponencial

1.- fase de latencia (lag)

2.- fase exponencial

3.- fase estacionaria

4.- muerte

Fases del crecimiento exponencial

Curva de crecimiento en un medio de cultivo cerrado

Formas de estudio del crecimiento bacteriano

Mtodos para medir el crecimiento

Mtodos para manipular el crecimiento

Conocimiento de factores medioambientales que influyen en el crecimiento bacteriano

Ej. T, pH, oxigeno, nutrientes

Medicin del crecimiento Mtodos que permiten seguir los cambios en el n de clulas o el peso de la

biomasa celular

Recuento total de clulas

Recuento de clulas viables

Diluciones

Recuento total de clulas

Microscopa de muestra seca

Microscopa de muestra lquida

Desventajas: 1. Cuenta clulas vivas y muertas

2. Clulas pequeas no se ven bien 3. Tiempo y habilidad

4. Microscopio de contraste de fases para muestras no teidas 5. La suspensin debe tener una concentracin de al menos 10 E6

Recuento de clulas viables

Permite contar slo clulas vivas

clula viable: tiene la capacidad de dividirse y originar una colonia cuando se siembra en un medio slido

Diluciones

Permite contar clulas viables. El n de colonias debe de encontrarse en rangos de 30 a 300 colonias

La muestra debe ser diluda seriadamente en base 10

Recuento de clulas viables

Clculo:

N de colonias

FD x VP

10 -5 10 -4 10 -3

UFC/ml

Cultivos contnuos

QUIMIOSTATO

Permite controlar: la densidad de poblacin

Velocidad de crecimiento

Mediante: Velocidad de dilucin

Concentracin de nutrientes

Factores ambientales y crecimiento microbiano

Conocer como afectan diversos factores como:

t, pH, oxgeno, nutrientes, agua

en el crecimiento (viabilidad y reproduccin)

Aplicacin:

Explicar su distribucin

Disear mtodos para su control

pH Vaginal microbiome of reproductive-age women Ravel et al. 2010 PNAS

Esquema que muestra los cinco agrupamientos genticos (I al V) encontrados en la microbiota vaginal. La cantidad de ramas nos indica la diversidad microbiana. En la barra ms inferior se indica el valor de pH ptimo de dichos microorganismos. (fuente: Ravel et al.)

Efecto de la T sobre el crecimiento microbiano

temperatura mnima por debajo de la cul no es posible el crecimiento temperatura ptima, a la que se produce el crecimiento ms rpido temperatura mxima por encima de la cul es imposible que se d el crecimiento. Estas tres temperaturas son caractersticas de cada organismo y podemos encontrar una gran variabilidad, desde organismos cuya temperatura ptima son 4C hasta microorganismos que crecen ptimamente a 106C.

Growth curves of S. mutans UA159 grown under aerobic or anaerobic conditions.

Ahn S et al. Appl. Environ. Microbiol. 2009;75:2517-2527

. Growth in TV medium supplemented with glucose (A), fructose (B), or mannose (C) was monitored in a Bioscreen C system that was set to continuously shake (aerobic conditions). For anaerobic conditions, sterile mineral oil was placed on top of the broth culture.

Confocal microscopic images of S. mutans UA159 biofilms grown under aerobic or anaerobic

conditions.

Ahn S et al. Appl. Environ. Microbiol. 2009;75:2517-2527

For biofilm formation, S. mutans was grown in BM with either 20 mM glucose (A) or sucrose (B) for 24 h.

Cells were stained with SYTO 13 for 20 min.

Gracias por su atencin