Nutricion microbiana77
-
Upload
fernando-castillo -
Category
Documents
-
view
148 -
download
8
Transcript of Nutricion microbiana77
![Page 1: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/1.jpg)
Composición Composición química microbiana química microbiana y diseño de medios y diseño de medios
de cultivode cultivo
![Page 2: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/2.jpg)
Composición química de la biomasa microbiana
•BACTERIAS, HONGOS, LEVADURAS
Carbono C 50%Oxígeno O 20 %Nitrógeno N 8 %Hidrogeno H 8 %Fósforo P 5 %Azufre S 3 %
Masa secaEl hidrógeno y el oxígeno se encuentran en el agua
![Page 3: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/3.jpg)
Compuesto Bacteria (% base seca)
Levaduras (% base seca)
Hongos (% base seca)
Promedio Promedio Promedio Carbono 48 46-52 48 46-52 48 45-55 Nitrógeno 12.5 10-14 7.5 6-8.5 6 4-7 Proteínas 55 50-60 40 35-45 32 25-40 Carbohidratos 9 6-15 38 30-45 49 40-55 Lípidos 7 5-10 8 5-10 8 5-10 Acidos nucleicos 23 15-25 8 5-10 5 2-8 Cenizas 6 4-10 6 4-10 6 4-10
Composición típica de Composición típica de compuestos orgánicos e compuestos orgánicos e
inorgánicos de m.o. inorgánicos de m.o.
![Page 4: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/4.jpg)
g/100 g en peso seco Elemento Bacteria Hongos Levaduras Fósforo 2-3 0.4-4.5 0.8-2.6 Azufre 0.2-1.0 0.1-0.5 0.01-0.24 Potasio 1-4.5 0.2-2.5 1-4 Magnesio 0.1-0.5 0.1-0.3 0.1-0.5 Sodio 0.5-1 0.02-0.5 0.01-0.1 Calcio 0.01-1.1 0.1-1.4 0.1-0.3 Fierro 0.02-0.2 0.1-0.2 0.01-0.5 Cobre 0.01-0.02 --------- 0.002-0.01 Manganeso 0.001-0.01 --------- 0.0005-0.007 Molibdeno -------- --------- 0.0001-0.0002 Total Cenizas 7-12 2-8 5-10
Composición típica de compuestos Composición típica de compuestos orgánicos e inorgánicos de m.o.orgánicos e inorgánicos de m.o.Constituyentes inorgánicos Constituyentes inorgánicos
![Page 5: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/5.jpg)
Funciones en los microorganismos
![Page 6: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/6.jpg)
Cultivo de microorganismos
Caja PetriCultivo superficial Biorreactor
Medio Líquido
Medio cultivo definidoMedio de cultivo complejo
CRECIMIENTO
![Page 7: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/7.jpg)
Sustancias utilizadas por los microorganismospara crecer
•Catabolismo (ruptura de biomoléculas, ATP)•Anabolismo (síntesis de biomoléculas)
NutrientesNutrientes
![Page 8: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/8.jpg)
Clasificación de Clasificación de NutrientesNutrientes
• Macroelementos ó macronutrientes
• Microelementos ó Micronutrientes u Ologoelementos ó Elementos traza
• Factores de crecimiento
![Page 9: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/9.jpg)
Macronutrientes ó macroelementos
• Están en el medio de cultivo en gran cantidad >5 g/L
• Son C, O, H, N, S, P, Ca, Mg K
• Conforman el 95% en peso seco de una célula microbiana
![Page 10: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/10.jpg)
Macronutrientes o Macronutrientes o macroelementosmacroelementos
• Carbono.– Principal fuente de energía para las células– Sustrato o nutriente limitante junto con el N
Fuentes: Glucosa, sacarosa, ácidos grasos, maltosa, lactosa, celulosa, xilano, aceites, almidón etc.
• Nitrógeno, azufre, fósforo.Fuentes de N: Nitratos, Cloruro de amonio,
urea peptonas y extracto de levaduraFuentes de S: Aminoácidos como cisteína y
metionina, SulfatosFuentes de P: Fosfatos
![Page 11: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/11.jpg)
• Fuentes
– K+: Cloruros (KCl, KClO3 Clorato de potasio), KHCO3
– Ca2+: CaCl2, CaCO3
– Mg2+: Mg SO4
– Fe2+ y Fe3+: Fe SO4; Fe2 (SO4)3
Otros MacronutrientesOtros Macronutrientes
![Page 12: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/12.jpg)
Micronutrientes u Micronutrientes u oligoelementosoligoelementos
Se requieren en µg ó <0.5g/L
Usualmente, son elemetos traza en el agua y componentes de medios de cultivo.
Mn, Zn, Co, Mo, Ni y Cu deben estar disponibles en cantidades de g.
![Page 13: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/13.jpg)
• Zn2+: se localiza en el centro activo de algunas enzimas.
• Mn2+: facilita a muchas enzimas la catálisis de la transferencia de los grupos fosfato.
• Mo2+: necesario para fijar nitrógeno.
• Co2+: componente de la vitamina B12.• Cu2+: tiene funciones en algunas
enzimas de óxido-reducción.
Funciones de Funciones de Micronutrientes u Micronutrientes u
oligoelementosoligoelementos
![Page 14: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/14.jpg)
Factores de crecimientoSustancias precursoras de constituyentes orgánicos que el m.o. no es capaz de
sintetizar
•Purinas and pirimidinas: síntesis de ácidos nucleicos» Cepas auxotrofas de uracilo,
•Aminoacidos: síntesis de aminoácidos y proteínas» Cepas auxotrofas de uracilo, metionina, lisina, etc
•Vitaminas: como coenzimas en reacciones enzimáticas
![Page 15: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/15.jpg)
Célula
SustratoSustratos o s o
NutrientNutrientesesS1(g/L)
S2Sn
CélulasCélulasBiomasaBiomasa
X (g/L)
ProductosProductosP1 (g/L)P2Pn
Crecimiento y formación de producto
![Page 16: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/16.jpg)
Crecimiento microbiano: Crecimiento microbiano: Descripción químicaDescripción química
CaHbOc + NH3 + O2
CaHbOc Nd+ CO2 +
H2O CFuente Carbonoenergía
Fuente Nitrógeno
Biomasa
Productos del metabolismo
Etanol, Láctico, enzimas etc
![Page 17: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/17.jpg)
Datos de composición Datos de composición celularcelular
• BacteriasC0.53 ; N0.12 ; O0.19 ; H0.07
• LevadurasC0.47 ; N0.075 ; O0.31 ; H0.065
![Page 18: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/18.jpg)
Medios de CultivoMedios de Cultivo
![Page 19: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/19.jpg)
Medio sintético o definidoMedio sintético o definido
• Son medios en que se conocen todos los componentes.
• Los medios definidos se emplean ampliamente en investigación ya que con frecuencia se requiere conocer qué está metabolizando el m.o. en estudio.
![Page 20: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/20.jpg)
Formulación de medios de Formulación de medios de cultivocultivo
• Consiste en calcular cuanta fuente de carbono, nitrógeno, fosfóro requiere un microorganismo para crecer
• El diseño de medios de cultivo es respecto al C, N, P, S, ya que estos macronutrientes controlan la velocidad de crecimiento.
![Page 21: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/21.jpg)
• Biomasa (células)
• Productos
![Page 22: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/23.jpg)
Rendimiento biomasa Rendimiento biomasa sustrato (Ysustrato (YX/SX/S))
YX/S Xs
Biomasa producida (Xf – X0)
Sustrato consumido (S0 – Sf)=
Rendimiento de biomasa producida por fuente de carbono consumida
M.o. aerobio = 0.5 gbiomasa /1g sustrato
M.o. anaerobio = 0.1 biomasa /1g sustrato
![Page 24: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/24.jpg)
Sustrato (S0)
50% Biomasa + 50% producción de metabolitos y mantenimiento celular.
10% Biomasa + 90% producción de metabolitos y mantenimiento celular.
m.o. m.o. anaerobioanaerobio
m.o. m.o. aerobioaerobio
Rendimiento = Yx/s = 0.5 gBM/1gsustrato
Rendimiento = Yx/s = 0.1gBM/1gsustrato
![Page 25: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/25.jpg)
Rendimiento biomasa sustrato Rendimiento biomasa sustrato (Y(YX/SX/S))YX/S X
sBiomasa producida (Xf – X0)
Sustrato consumido (S0 – Sf)
=YX/S Ps
Producto producido (Pf – P0)
Sustrato consumido (S0 – Sf)
Rendimiento producto Rendimiento producto sustrato (Ysustrato (Yp/Sp/S))
![Page 26: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/26.jpg)
Para diseñar medios de Para diseñar medios de cultivocultivo
• Cantidad de C = 50%• Cantidad de N = 8%• Cantidad de P = 5%• Cantidad de S = 3%
El hidrógeno y el oxígeno constituyen el agua
Es necesario conocer la composición celularEs necesario conocer la composición celular
![Page 27: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/27.jpg)
Ejercicio 1Ejercicio 1Diseñar un medio de cultivo para un m.o. heterótrofo simple anaerobio.Fuente de C: glucosaFuente de N: cloruro de amonio, NH4Cl
Fuente de S: sulfato de magnesio, MgSO4
Fuente de P: fosfato ácido de potasio, KH2PO4
La célula bacteriana tiene 50% C, 8% N, 5% P y 3% S.
¿Qué cantidad de cada uno de los compuestos se tiene que añadir a 1 L de agua para producir 20 g/L de biomasa?
![Page 28: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/28.jpg)
SoluciónSoluciónGlucosa20 g biomasa 0.5 g C 180 g Glucosa = 25 g/L L g biomasa 72 g C
NH4Cl20 g biomasa 0.08 g C 53.5 g NH4Cl = 6.1 g/L L g biomasa 14 g N
MgSO420 g biomasa 0.03 g C 120.3 g MgSO4 = 2.25
g/L L g biomasa 32 g S
KH2PO420 g biomasa 0.05 g C 136 g KH2PO4 = 4.42 g/L L g biomasa 30.9 g P
![Page 29: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/29.jpg)
RendimientoRendimientoGlucosa20 g biomasa 0.5 g C 180 g Glucosa
= g biomasa 72 g C
25 g/L
Si el m.o. fuera aerobio, entonces se requieren 50 g Glucosa
![Page 30: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/30.jpg)
Ejercicio 2Ejercicio 2Formular y diseñar un medio de cultivo para una bacteria mesofílica, heterótrofa simple y anaerobia estricta, basado en 100 g/L de fuente de carbono.¿Cuántos g/L de biomasa se producirán en 1 L de medio diseñado?Heterótrofa simple, anaerobia estricta.Fuente de C: glucosaFuente de N: cloruro de amonio, NH4Cl
Fuente de S: sulfato de magnesio, MgSO4
Fuente de P: fosfato de potasio, K2HPO4
![Page 31: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/31.jpg)
mpo de Incubación
Cell / ml
01,3*108
12,4*108
21,2*109
31,4*1010
41,5*1010
51,7*1010
6 1,5*1010
Curva de crecimientoCurva de crecimiento
![Page 32: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/32.jpg)
Crecimiento y formación de Crecimiento y formación de productoproducto
Producto asociado al crecimientoMETABOLITOS PRIMARIOS
![Page 33: Nutricion microbiana77](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022082218/55cf9ab0550346d033a2e771/html5/thumbnails/33.jpg)
Crecimiento y formación de Crecimiento y formación de productoproducto
Producto NO asociado al crecimientoMETABOLITOS SECUNDARIOS