FISIOLOGIA DE LOS MICROORGANISMOS

FISIOLOGIA DE LOS MICROORGANISMOSUNIVERSIDAD DE SANTANDER UDESMEDICINA VETERINARIAMICROBIOLOGIA VETERINARIAJOHN JAIRO URIBE GONZALEZ

OBJETIVOS Establecer criterios fisiolgicos de identificacin bacteriana.Conocer tipos de nutrientes y caractersticas de la nutricin utilizada por las bacterias.Factores condicionantes del crecimiento bacteriano.Tipos de metabolismo que desarrollan las bacterias.Etapas del crecimiento bacteriano.

CLASIFICACION DE LAS BACTERIASAEROBIOS ESTRICTOS: Son aquellas bacterias en que el aceptor final de energa es el oxigeno (O2).ANAEROBIOS ESTRICTOS: Aquellos microorganismos en que el aceptor final es una molcula inorgnica como SO4 NO3. El O2 es toxico, no sintetiza catalasa superoxidodismutasa.ANAEROBIOS FACULTATIVOS: Pueden vivir en presencia o ausencia de O2.

NUTRICION BACTERIANAEs el proceso por el que los seres vivos toman del medio donde habitan las sustancias qumicas que necesitan para crecer (nutrientes) los que se requieren para: Procesos energticos y biosinteticos.PROCESOS ENERGETICOS BIOSINTETICOSLITOTROFASAUTOTROFASORGANOTROFASHETEROTROFASNUTRICION BACTERIANAMacronutrientes: carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno.Micronutrientes: fsforo, potasio, azufre, magnesio.3.-Vitaminas y hormonas4.-Elementos traza: zinc, cobre, manganeso, molibdeno, cobalto.

MACRONUTRIENTESCarbono: Todos los organismos necesitan carbono en alguna de sus formas. El carbono forma el esqueleto de los tres ms importantes nutrientes (carbohidratos, lpidos y protenas) que se utilizan para la obtencin de energa y material celular. Los microorganismos que utilizan compuestos orgnicos como fuente de carbono se llaman hetertrofos y aquellos que utilizan el CO2 como fuente de carbono se llaman auttrofos.

MACRONUTRIENTESHidrgeno y Oxgeno: El hidrgeno y oxgeno forman parte de muchos compuestos orgnicos. Se encuentran en el H2O, como componentes de nutrientes y en la atmsfera. Adems el O2 se utiliza en la respiracin aerbica como aceptor terminal de electrones.

MACRONUTRIENTESNitrgeno. El nitrgeno es metabolizado y entra a formar parte de las protenas, cidos nuclecos y polmeros de la pared celular. Las fuentes de nitrgeno que pueden ser utilizadas por diferentes organismos incluyen: N2 atmosfrico en algunos procariotas, otros utilizan compuestos inorgnicos como nitratos, nitritos o sales de amonio, mientras que otros requieren compuestos nitrogenados orgnicos como son los aminocidos o pptidos.MICRONUTRIENTESFsforo. El fsforo es esencial para la sntesis de cidos nucleicos y ATP; tambin forma parte de los fosfolpidos y polmeros de la pared celular. El fsforo se suministra normalmente como fosfato inorgnico; alternativamente se puede utilizar fosfato orgnico como son los glicerofosfatos y fosfolpidos.Potasio. El in potasio acta como coenzima y probablemente como catin en la estructura de RNA y otras estructuras aninicas celulares.

MICRONUTRIENTESAzufre. El azufre es necesario para la biosntesis de los aminocidos cisteina, cistina y metionina. Tambin forma parte de coenzimas como biotina, coenzima A y ferredoxina. El azufre se suministra en forma inorgnica como sulfato u orgnica como cistina, cisteina y metionina.Magnesio. Se utiliza como cofactor de reacciones enzimticas donde acta el ATP.

VITAMINASLas vitaminas se clasifican en dos grupos, hidrosolubles y liposolubles. Dentro de stas ltimas la vitamina A, D y E no son necesarias para el crecimiento delas bacterias. Todas las vitaminas hidrosolubles, excepto el cido ascrbico, 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 TRAZASon necesarios para activar algunos enzimas; por ejemplo, el Mo6+ se necesita en la nitrogenasa que es el enzima que cataliza la conversin del nitrgeno atmosfrico en amonaco en la fijacin biolgica de nitrgeno.FACTORES DE CRECIMIENTO: Son molculas orgnicas especificas indispensables para la vida de la bacteria pero que ella es incapaz de sintetizar: Coenzimas, bases nitrogenadas, aminocidos, vitaminas. CONDICIONANTES DEL CRECIMIENTO BACTERIANOLos 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. T mnima de crecimiento y mxima. Por debajo de la temperatura mnima la multiplicacin se deteriora.Por encima de la temperatura mxima muerte bacteriana. TEMPERATURALas bacterias se pueden clasificar en 3 grandes grupos, segn su temperatura optima de crecimiento:Psicrfilas: 10 20 C (15 C)Mesfilas: 20 40 C (30 C)Termfilas: 50 60 C (55 C).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 Alcalfilas.Neutrfilas.Acidfilas.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.OXIGENOConforme con requerimientos de oxigeno las bacterias, se clasifican en:Aerbicas: Requieren de Oxgeno para su desarrollo.Anaerbicas: crecen en ausencia o presencia de Oxigeno.Microaereoflicas : crecen mejor con tensiones de Oxgeno bajas.FASES DEL CRECIMIENTO BACTERIANOEl crecimiento bacteriano es auto limitante.Multiplicacin de 3 5 horas llegando a un numero y tamaa mximo.Fase de latencia o retrasoFase logartmica o exponencial.Fase estacionaria.Fase de regresin o muerte

FASES DEL CRECIMIENTO BACTERIANO

METABOLISMO BACTERIANOPermite conocer el modo de vida y el hbitat de diferentes especies bacterianas.Permite formular medios de cultivo para el aislamiento e identificacin de los patgenos participantes.Desde el punto de vista teraputico nos permite conocery entender el modo de accin de algunosantimicrobianos que bloquean una va metablica o lasntesis de alguna macromolcula esencial para labacteria.METABOLISMO BACTERIANOEs el conjunto de reacciones qumicas que ocurren al interior de la clula bacteriana.Obtener energa qumica del entorno, almacenarla y usarla en sus funciones celulares.Convertir los nutrientes exgenos y convertirlos en unidades precursoras de macromolculas.Formar y degradar molculas para funciones especificas.

METABOLISMO ANABOLISMO - BIOSINTESIS CATABOLISMOMETABOLISMO BACTERIANOEn el metabolismo bacteriano, los procesos qumicos por los cuales la bacteria construye componentes celulares, a partir de compuestos simples externos (nutrientes), se denomina ANABOLISMO y si resulta la produccin de nuevo material celular, tambin se denomina BIOSINTESIS. En cambio, aquellas reacciones destinadas a obtener energa a partir de compuestos qumicos corresponden al CATABOLISMO.

METABOLISMO BACTERIANOLas reacciones catablicas liberan la energa qumica contenida en los nutrientes, mientras que las anablicas la consumen. La energa liberada como resultado de las reacciones de xido-reduccin del catabolismo se almacena y transporta como ATP.Fosforilacin a nivel del substrato Fosforilacin oxidativa.

METABOLISMO BACTERIANOEn los seres vivos, la utilizacin de la energa potencial contenida en los nutrientes se produce por reacciones de oxido-reduccin. Qumicamente la oxidacin esta definida por la prdida de electrones (e-) y la reduccin por la ganancia de los mismos.En las bacterias de inters mdico los sistemas de oxido-reduccin que transforman la energa qumica de los nutrientes en una forma biolgicamente til, incluyen la Fermentacin y la Respiracin.METABOLISMO BACTERIANOEn la respiracin hay un aceptor final exgeno, cuando es el oxgeno hablamos de respiracin aerobia, y cuando es un compuesto inorgnico hablamos de respiracin anaerobia.

RESPIRACIONEs el proceso por el cual un substrato es oxidado completamente a CO2 y H2O, con participacin de una cadena de e-.Los primeros pasos en la respiracin de la glucosa son idnticos a los de la gluclisis, pero mientras en esta ltima el piruvato es convertido en productos finales de la fermentacin (cido lctico, propinico, etc.) en la respiracin es oxidado completamente a CO2 a travs del ciclo de Krebs.FERMENTACIONLa fermentacin es un proceso catablico de oxidacin, que no requiere oxgeno, siendo el producto final un compuesto orgnico. Alcohlica: El piruvato se reduce para formar etanol y CO2 Saccharomyces cerevisiae y algunas (pocas) bacterias.La fermentacin alcohlica produce el alcohol presente en las bebidas fermentadas (vino cerveza, etc.) y el CO2 que se libera en esta fermentacin es el causante del esponjamiento de la masa de pan durante su fermentacin.

FERMENTACIONHomolctica: La fermentacin cuyo nico producto final es el cido lctico. Estas bacterias producen el piruvato por catabolismo de la glucosa siguiendo la ruta de Embden-Meyerhof (va glucoltica clsica). 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 liberacin de cido lctico.

FERMENTACIONCambios qumicos en el producto (precipitacin de protenas durante el cuajado de la leche), cambios microbiolgico (proteccin del deterioro microbiano de alimentos como consecuencia de la eliminacin de la flora competidora) y organolpticos (caractersticas de produccin de sabor).Heterolactica: Denominada as porque su producto final no es exclusivamente cido lctico. Leuconostoc y Lactobacillus.FERMENTACIONIndustrialmente el proceso es relevante en la produccin de alimentos fermentados (por ejemplo el sauerkraut y metabolismo de la leche.Acido mixta: Produce cido actico, etanol, H2 ,CO2 y proporciones diferentes de cido lctico o propinico (frmico) segn las especies. enterobacterias.Enzima denominada formiato-liasa utilizada en fermentacin del azcar.

FERMENTACIONButanodilica: Es una variante de la anterior, se logra como producto final el 2.3-butanodiol. enterobacterias como Klebsiella, Serratia y Erwinia.Propinica: Proceso complejo en el que se genera acetato, CO2 y cido propinico. Propionibacterium y otras anaerobias estrictas presentes en el rumen de herbvoros. Industria importante en la fermentacin del queso para producir el tipo suizo.FERMENTACIONAcetona-butanol: fermentacin llevado a cabo por bacterias anaerobias estrictas del gnero Clostridium. En el curso de esta fermentacin se producen compuestos orgnicos disolventes de gran importancia industrial.

FERMENTACIONEn las bacterias se encuentran las 3 vas centrales del metabolismo de los Hidratos de Carbono: Va a glicoltica o Embden Meyerhof Parnas.Va pentosa fosfato o de Shunt de las de pentosas.Va de a Entner-Doudoroff.

VIA GLUCOLITICA: Degradacin de la glucosa mediante procesos de oxido reduccin, en la que por cada molcula de glucosa que entra a esta va, se forman 2 molculas de ATP.FERMENTACIONVIA PENTOSA FOSFATO: El shunt de las pentosas es una ruta multifuncional para la degradacin de hexosas, pentosas, y otros hidratos de carbono. Para los fermentadores heterolcticos es la principal fuente productora de energa.VIA ENTNER DOUDOROFF: Es la ruta principal para ladegradacin de la glucosa en bacterias aerobias estrictascomo Neisseria y Pseudomonas. Se produce una molcula de ATP por molcula de glucosa degradada.

FERMENTACIONEn los seres vivos, la fermentacin es un proceso anaerbico y en l no interviene la mitocondria. Son propias de bacterias y levaduras. La fermentacin ocurre en la mayora de las clulas de los animales, excepto en las neuronas; los eritrocitos, carecen de mitocondrias y se ven obligadas a fermentar; el tejido muscular de los animales, fermentacin lctica cuando el aporte de O2 no es suficiente.

FERMENTACIONDesde el punto de vista energtico, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiracin aerobia, ya que a partir de una molcula de glucosa slo se obtienen 2 molculas de ATP, mientras que en la respiracin se producen 36.

CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES BACTERIANASEl cultivo es el proceso de propagacin 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, est limitado por el agotamiento de los nutrientes.

CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES BACTERIANASFase de latencia: Las bacterias transferidas de un cultivo en fase estacionaria a un medio fresco, sufren un cambio en su composicin qumica antes de ser capaces de iniciar la multiplicacin.Fase exponencial: Las clulas se dividen a una velocidad constante determinada por la naturaleza intrnseca de la bacteria y por las condiciones del medioCRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES BACTERIANASFase estacionaria: Eventualmente el agotamiento de los nutrientes o la acumulacin de productos txicos determina el cese del crecimiento.Fase de muerte: Luego de la fase estacionaria, la tasa de muerte se incrementa, el nmero de bacterias viables disminuye rpidamente.

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