Technology of Microorganism

34
Tecnologia de Microorganismes Bibliografia bàsica MADIGAN. Brock: Biologia de los microorganismos. PRESCOTT, JARLEY, KLEIN. Microbiología. Ed. McGraw-Hill Interamericana (Madrid) INGRAHAM. Introducció a la Microbiologia. Ed. Reverté S.A. (Barcelona) TORTORA, FUNKE, CASE. Introducción a la Microbiologia. ed. Médica Panamericana ICMSF. Ecologia Microbiana de los Alimentos 1. Factores que afectan a la supervivencia de los microorganismos en los alimentos. Ed. Acribia (Zaragoza) 3,6 cr ECTS 4 h/setmana (dimecres de 12-14h i dijous de 11-13h) RATLEDGE C., KRISTIANSEN B. Biotecnología Básica. Ed Acribia, 2ª edició, 2006. OWEN P. WARD. Biotecnologia de la Fermentación. Ed Acribia 1989 BAMFORTH C.W. Alimentos, fermentación y microorganismos. Ed Acribia 2005 CRUEGER W., CRUEGER A. Biotecnología: manual de microbiología. Zaragoza. Ed. Acribia. 1993. LEVEAU J.Y., BOUIX M. . Microbiología industrial: los microorganismos de interés industrial. Zaragoza. Ed. Acribia. 2000. LÓPEZ A., GARCÍA M., QUINTERO.R..Biotecnología alimentaria. Limusa. Ed. México. 1993. Avaluació: examen teòric (55%), pràctiques (assistència, informe) (15%) i treball bibliogràfic (presentació i defensa a classe) (30%)

Transcript of Technology of Microorganism

Page 1: Technology of Microorganism

1

Tecnologia de Microorganismes

Bibliografia bàsica

MADIGAN. Brock: Biologia de los microorganismos.

PRESCOTT, JARLEY, KLEIN. Microbiología. Ed. McGraw-Hill Interamericana

(Madrid)

INGRAHAM. Introducció a la Microbiologia. Ed. Reverté S.A. (Barcelona)

TORTORA, FUNKE, CASE. Introducción a la Microbiologia. ed. Médica

Panamericana

ICMSF. Ecologia Microbiana de los Alimentos 1. Factores que afectan a la

supervivencia de los microorganismos en los alimentos. Ed. Acribia

(Zaragoza)

3,6 cr ECTS 4 h/setmana (dimecres de 12-14h i dijous de 11-13h)

RATLEDGE C., KRISTIANSEN B. Biotecnología Básica. Ed Acribia, 2ª edició, 2006.

OWEN P. WARD. Biotecnologia de la Fermentación. Ed Acribia1989

BAMFORTH C.W. Alimentos, fermentación y microorganismos. Ed Acribia 2005

CRUEGER W., CRUEGER A. Biotecnología: manual de microbiología. Zaragoza. Ed. Acribia. 1993.

LEVEAU J.Y., BOUIX M. . Microbiología industrial: los microorganismos de interés industrial. Zaragoza. Ed. Acribia. 2000.

LÓPEZ A., GARCÍA M., QUINTERO.R..Biotecnología alimentaria. Limusa. Ed. México. 1993.

Avaluació: examen teòric (55%), pràctiques (assistència, informe)

(15%) i treball bibliogràfic (presentació i defensa a classe) (30%)

Page 2: Technology of Microorganism

2

Programa teoria:

1- Introducció a la microbiologia. Grups de microorganismes.

2- Paràmetres que influeixen en el creixement microbià: pH, Aw,

humitat, O2, nutrients, temperatura.

3- Principals grups de microorganismes. Bacteris, fongs i llevats, virus.

4- Metabolisme i millora del rendiment de microorganismes utilitzats en

elaboració d’aliments: fermentació làctica , fermentació alcohòlica , i

acetificació.

5- Metabolisme i millora del rendiment de microorganismes d’ús

industrial: metabolits microbians (àcids orgànics, etanol, aminoàcids,

antibiòtics... ), protectors de plantes i simbiosi sòls, i microorganismes

com aliment (llevat ...)

Pràctiques: Obtenció i manteniment d’un estàrter microbià.

Breu història de la microbiologia

• Definició de Microbiologia

• Importància de les observacions realitzades per Hooke i Leeuwenhoek(1632-1723) ....... m.e. (1963)

• Teoria de la generació espontània. Pasteur (1822-1895)

• Teoria microbiana de la malaltia infecciosa. Kock (1843-1910)

Microbiologia:– Taxonomia: virologia, bacteriologia ...

– hàbitat: microbiologia aquàtica, del sòl, marina ...

– Aplicació: microbiologia agrícola, de patògens, industrial, aliments ..

Tecnologia de microorganismes (metabolisme microbià i milloradel rendiment dels microorganismes d’ ús alimentari i industrial)

Page 3: Technology of Microorganism

3

procariota eucariotaenvoltura nuclear no si

ADN circular lineal

cromosomes únic múltiples

nucleol no si

divisió binaria varis

ribosomes 70S 80S

endomembranes no (excepte cromatòfors) si

mitocondries no si

paret cel.lular No / amb mureina Celul.losa (vegetals), quitina (fongs), etc,

exocitosis i endocitosis no si

citoesquelet no si

cadena respiratòria membrana citoplasmàtica mitocondries

grandària majoria <10 micres majoria > 10 micres

mobilitat flagels o no tenen mobilitat cilis, flagels, ameboid, fibrilles contràcitls o res

multicelularitat no > si

recombinació genètica

conjugació, transducció, transformació

fecundació i meiosis, conjugació (protistes ), dicariosis (fongs)

Classificació dels organismes vius en dominis

dominis:

• Archaea (originàriament Archaebacteria )

• Eubacteri (originàriament Eubacteria )

• Eucariota:

- algues, protozous, fongs llimosos, fongs vertaders (fongs pluricel.lulars, llevats)

- animals, vegetals.

virus, viroids, prions

procariotes

Page 4: Technology of Microorganism

4

Programa teoria:

1- Introducció a la microbiologia. Grups de microorganismes.

2- Paràmetres que influeixen en el creixement microbià: pH, Aw,

humitat, O2, nutrients, temperatura.

3- Principals grups de microorganismes. Bacteris, fongs i llevats, virus.

4- Metabolisme i millora del rendiment de microorganismes utilitzats en

elaboració d’aliments: fermentació làctica , fermentació alcohòlica , i

acetificació.

5- Metabolisme i millora del rendiment de microorganismes d’ús

industrial: metabolits microbians (àcids orgànics, etanol, aminoàcids,

antibiòtics... ), protectors de plantes i simbiosi sòls, i microorganismes

com aliment (llevat ...)

Pràctiques: Obtenció i manteniment d’un estàrter microbià.

creixement microbià: factors medials

intrínsecs:característiques físico-químiques i bioquímiques

ünutrients

ü acidesa (pH)

üAw

ü potencial redox

extrínsecs:característiques de l’ambient

ü temperatura

ü humitat

ü tensió d’oxígen

implícits: relacions entre µorg.ü antagonisme

ü sinergisme

Page 5: Technology of Microorganism

5

creixement microbià

augment de la massa total de protoplama d’una població microbiana:

1 - creixement individual de cada cèl.lula

2 - increment del nombre de cèl.lules

microbiologia estudia el creixement de poblacions no el creixement individual (org. unicel.lulars i filamentosos)

creix. equilibrat - creix. secundari

Expressió matemàtica del creixement

N = 1x2n N = N0x2n

n = (logN - logN0) / log2

g = t /n

veloc.creixement : 1/g = n/t

logN = logN0 + n log2

veloc. creixement: dN/dt = µxN N = N0 x 10 µ(t-t0) / 2,303

Page 6: Technology of Microorganism

6

fase de lag

fase logarítmica

fase estacionària

fase de mort

corba de creixement d’un cultiu microbià en el que no

es renoven els nutrients

dN/dt = µ N

dN/dt = - µ N

dN/dt = 0

metabolits primari i secundari

Page 7: Technology of Microorganism

7

metabolit secundari: estreptomicina

1- font d’energia:

Ø fototròfic

Ø quimiotròfic

Ø paratròfic

2- font de carboni:

Ø autotròfic

Ø heterotròfic

Ø hipotròfic

5- fonts minerals:

Ø P3+,S2-

ØNa+,K+,Mg++,Fe++

ØCa++,Cl-

ØCu++,Mo, Zn -,Co++ ...

4- factors de creixement:

Ø aminoàcids

Ø purines i pirimidines

Ø vitamines

3- font de N2 (lliure, inorgànic,orgànic)

necessitats energètiques i nutritives

Page 8: Technology of Microorganism

8

0,30,2

0,5

0,5

0,5

1

1

1

3

8

14

20

50

% en pes

Co: vitamina B12 i coenzims derivatsMn: cofactor de varis enzimsLa resta: constituients inorgànics d’enzims especials

citocroms i altres proteïnes, cofactor d’alguns enzims

ió inorgànic cel.

catió cel., cofactor d’alguns enzims, clorofil.la

catió cel., cofactor d’alguns enzims

catió inorgànic cel.

catió inorgànic cel., cofactor d’alguns enzims

proteïnes, coenzims

àc.nucleics, fosfolípids, coenzims

H2O cel.lular, mat. orgànics

proteïnes, àc.nucleics, coenzims

H2O cel.lular, mat.orgànics, com O2 acceptor de e-

mat.orgànic cel.lular

funció i/o constituient de:

sodi

la resta (Co,Mn Cu,

Zn,Mo)

ferro

clor

magnesi

calci

potassi

sofre

fòsfor

hidrogen

nitrogen

oxígen

carboni

Element (E.coli)

Fermentador B. Braun Biotech-Sartorius

cultiu continu: renovació de nutrients

1,00E+00

1,00E+03

1,00E+06

1,00E+09

1,00E+12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 dies

ufc/

mL

Brock

Page 9: Technology of Microorganism

9

0

7

4,5

9

14

efecte del pH sobre els microorganismes

destrucció de µorg.

acidòfils

neutròfils

sp creixen condicions alcalines

destrucció de µorg.

bacteris acètics, làctics, fongs i llevats

>µorg.

E. coli, Vibrio sp.

adaptació i/o resistència a pH adversos

pH ↓ ↓ pH ↑ ↑

canvis permeabilitat de la membrana (desacoblament en el transport de nutrients ....)

pH ↓ pH ↑

dissociació d’àcids dèbils o bases dèbils dins citoplasma ⇒ alteració pH intern.

resistència lligada a l’eliminació de H+ o OH- fora la cèl·lula.

Page 10: Technology of Microorganism

10

4,5 – 6,4formatge3,9 – 4,7suc tomàquet

5,2 – 6,8espinacs

3,4 – 4,7pera2,2 – 2,4llimona

5,5 – 6,4pollastre6,0 – 6,3rovell ou6,0 – 6,4enciam6,1 – 6,4 mantega6,2 – 6,8llet6,6 – 7,0bacallà6,8 – 8,2gamba, llagostí7,6 - 9,5clara d’ou

pHAliment

comportament microbià en funció de la Aw

paret cel.lular resistent a Π↑

capacitat de regular la Π (∆ cations citoplasma, glicerol)

modificació proteïnes membrana (E.coli)

composició medi (prolina en Staphylococcus)

Page 11: Technology of Microorganism

11

Principals grups d’aliments en relació amb la Aw

1- > 0,98carn i peix fresc; fruites, hortalisses, verdures fresques; llet i altres begudes; fruites enllaunades en xarops diluïts ....

2- 0,98 - 0,93pa; llet evaporada;concentrat de tomàquet; carns i formatges curats, embotits fermentats i cuits; fruites en almívar ....

3- 0,93 - 0,85embotits fermentats i curats, pernil salat, llet condensada ....

4- 0,85 - 0,60fruits secs, farina, cereals; confitura i melmelades, peix salat, extractes de carn, formatges molt curats .....

5- < 0,60dolços, xocolata, mel, pastes, galetes, aliments liofilitzats ...

relació orientativa entre Aw i creixement dels microorganismes

100

0,60

La majoria d’aliments frescos, com carn, peix,aus, fruites, hortalisses. (durada:1-4 dies)

0,90

0,80

0,70

Clostridium botulinum, Salmonella .... majoria de bacteris patogens i no patogens

Staphylococcus aureus

La majoria de llevats

La majoria de fongs pluricel .lulars

Bacteris halòfils

Casos especials :

- Hansenula anomala (aw=0,75)

- Torulopsis versatilis (aw=0,70)

-Saccharomyces rouxii (aw=0,65)

- Xeromyces bisporus (aw=0,60)

Productes càrnis curats , formatges ... (durada: 1-2 setmanes)

Contingut elevat de sucre o sal (durada: 1-2 mesos)

Aliments dessecats (durada: 1-2 anys)

Page 12: Technology of Microorganism

12

grups de microorganismes en relació amb l’O2

aeròbics: [O2] = 20 % (v/v). majoria de fongs, protozous, bacteris com Pseudomonas,

anaeròbics facultatius. Enterobacteriàcies (Escherichia, Salmonella) Listeria ...

anaeròbics estrictes. Clostridium, Bifidobacterium, Ruminococcus ...

anaeròbics aerotolerants. Bacteris làctics (Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc ...)

microaeròbics: [O2] = 2-10 % (v/v).

mecanismes de defensa dels microorganismes enfront l’ l’O2

2O2-. + 2 H+ → O2 + H2O2

2 H2O2 → 2 H2O + O2

H2O2 + NADH H+ → 2 H2O + NAD+

- superòxid dismutasa: aeròbics, an. facultatius, alguns an. aerotolerants

- catalasa: aeròbics, an.facultatius

- peroxidasa: anaeròbics aerotolerants

1- enzims

2- pigments carotenoids (protecció fotooxidació)

Page 13: Technology of Microorganism

13

2 H2O2 → 2 H2O + O2

H2O2 + NADH H+ → 2 H2O + NAD+

prova de la catalasa

Brock

temperatures cardinals dels procariotes (ºC)

32-4325-30-5-(+5)Psicrotròfics

15-2012-15-5-(+5)Psicròfils

35-4730-455-15Mesòfils

60-9055-7540-45Termòfils

97-11085-10565-80Hipertermòfil

màximaòptimamínimagrup

Page 14: Technology of Microorganism

14

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

psicrotròfics

psicròfils

mesòfils

termòfils

hipertermòfils

intervals de temperatures de creixement dels procariotes (en ºC)

1,00E+00

1,00E+02

1,00E+04

1,00E+06

1,00E+08

1 3 5 7 9 11 13

UFC

/mL

temps

20ºC28ºC

corba creixement d’un microorganisme mesòfil en funció de la temperatura

ε adaptats a temp.↓

∆ % àc. grassos no saturats membrana (semifluida)

ε adaptats a temp.↑

∆ % àc. grassos saturats membrana.

adaptació de microorganismes a temperatures

baixes altes

12,237,9oleic9,226,0palmitoleic

àc.grassos no saturats48,718,2palmític7,73,9mirístic

àc.grassos saturats43ºC10ºC

temperatura creixement

(Stanier)

Page 15: Technology of Microorganism

15

exemples d’estabilitat de proteïnes citoplamàtiques bacterianes a 60ºC (Stanier)

3termòfilBacillus stearotermophilus

58mesòfilBacillus megaterium

57mesòfilBacillus subtilis

55mesòfilEscherichia coli

55mesòfilProteus vulgaris

% proteïnes desnaturalitzades

grupmicroorganisme

control dels microorganismes en els aliments

contaminacions físiques: vidre, pedres, insectes morts ...

contaminacions químiques: mercuri, arsènic, desinfectant..

contaminacions biològiques:

1- macrobiològiques: paràsits intestinals ..

2- microbiològiques: Clostridium (intoxicacions) i

Salmonella (toxoinfeccions)

garantir la seguretat alimentària

?operacions de neteja i desinfecció

Page 16: Technology of Microorganism

16

agents físics (deshidratació, radiacions, filtració, temperatura)

agents químics (conservadors)

agents biològics (bacteris làctics ...)

esterilització / desinfecció o sanejament

Mort microbiana: pèrdua irreversible de la viabilitat (no reproducció)

cèl·lules viables / cèl·lules no viables o mortes

cèl·lules no proliferant

Biocida/biostàtic: bacteriocides/bacteriostàtics, fungicida/fungistàtic, etc

conèixer les característiques del que tenim i saber el que volem aconseguir. No sempre cal esterilitzar

Eficàcia d’un agent depèn de:

1. Dosi o intensitat de l’agent aplicat

2. Temperatura d’aplicació

3. Tipus de microorganisme

4. Estat fisiològic del microorganisme

5. Característiques del medi (o aliment)

Agents Biològics i Bioconservació:

+ compostos antimicrobians de plantes, animals i d’origen microbià.

- cultius protectors (bacteris làctics...)

- metabolits microbians (àcids, bacteriocines..)

- proteïnes/pèptids especifics (protamines...)

- enzims antimicrobians (lisozima, glucosa oxidasa..)

- espècies i extractes vegetals (polifenols...)

Page 17: Technology of Microorganism

17

Control dels microorganismes per medis físics

• disminució d’ Aw

• Deshidratació:

sol

assecadors mecànics

liofilització

atomització (biocida)

• Addició sucre o sal

• filtració:

superficial o de membrana (pot esterilitzar)

de profunditat (reducció microbiana)

Radiacions:• ionitzants (radicals lliures i ions): radapertització, radicidació, radurització

• uv. (260 nm)

• visible (fotooxidació ? fotosíntesi, fototaxies)

• microones (calor)

Temperatura:• Baixa: refrigeració i congelació.

• Alta:

- calor sec: incineració i aire calent (forn)

- calor humit: escaldat, ebullició, tindalització, pasteurització, UHT, esterilització

Page 18: Technology of Microorganism

18

http://www.unavarra.es/genmic/micind-2-5.htm

Resistència tèrmica

Fase mort

dN/dt = - kN

D = t reducció decimal

Programa teoria:

1- Introducció a la microbiologia. Grups de microorganismes.

2- Paràmetres que influeixen en el creixement microbià: pH, Aw,

humitat, O2, nutrients, temperatura.

3- Principals grups de microorganismes. Bacteris, fongs i llevats, virus.

4- Metabolisme i millora del rendiment de microorganismes utilitzats en

elaboració d’aliments: fermentació làctica , fermentació alcohòlica , i

acetificació.

5- Metabolisme i millora del rendiment de microorganismes d’ús

industrial: metabolits microbians (àcids orgànics, etanol, aminoàcids,

antibiòtics... ), protectors de plantes i simbiosi sòls, i microorganismes

com aliment (llevat ...)

Pràctiques: Obtenció i manteniment d’un estàrter microbià.

Page 19: Technology of Microorganism

19

Algues : Chromulina, Botrydiopsis, Codosiga, Naviluca, Nautococcus, Proterospongia, Sphaeroeca, Platychrisis …

Culture Collection of Algal Laboratory ( CCALA) Institute of Botany, Academyof Sciences of the Czech

Republic, Centre of Phycology, Dukelská135, TREBON

CZ-379 82.

Chlorella homosphaera

alga verdamarina ulva o enciam de mar (Ulva lactuca) - © Fototeca.cat

Protozous (Protoctista): Paramecium, Vorticella, Amoeba, Difflugia, Vorticella, Arcella, Clathrulina, Codonosigna, Acineta …

Paramecium (x400)

www.microimaging.ca/protozoa/vorticella.html

www.thinkpipeline.com/blog/sales_teams/

Page 20: Technology of Microorganism

20

Fong llimós: plasmodis, Physarum polycephalum

faculty.clintoncc.suny.edu/.../Physarum.JPG

http://bioblitzbcn2010.blogspot.com/2010/05/grup-biologic-fongs.html

http://delicies.blogspot.com/2007/11/cruixent-de-pernil-serr-formatge-blau-i.html

Fongs pluricel.lulars (floridures i bolets) i unicel·lulars (llevats)

Page 21: Technology of Microorganism

21

Penicillium i bacteris làctics (ESAB)

www.botany.utoronto.ca(x400)

Fongs i llevats

www.cdcc.sc.usp.brSaccharomyces cerevisiae (x400) (esab)

a)

b)

c)

Classificació general

- Ficomicets: terrestres aquàtics

- Ascomicets - Basidiomicets- Deuteromicets (o fongs imperfectes)

Hifes no tabicades i espores asexuals dins esporangi

Hifes tabicades i espores asexuals lliures (conidi)

http://www.aula2005.com/html/cn1eso/12protoctistes/mucor5.jpg

http://www.aula2005.com/html/cn1eso/12protoctistes/penicilium5.jpg

llevats

Page 22: Technology of Microorganism

22

Importància econòmica dels fongs (basat en Leveau, Bouix)

Alimentació Cultiu industrial de fongs comestibles: Xampinyó shii-take ...

Industria agroalimentària (tecnologia aliments): Penicillium,

Aspergillus , Saccharomyces ... ⇔ micotoxines

Microbiologia

industrial

(alimentació,

sanitat i

fitosanitari)

?

producció

industrial de

biomassa

Àcids orgànics: cítric per Aspergillus niger ...

Enzims: α-amilasa, β-galactosidasa, pectinasa ... Aspergillus

Polisacàrids (menys importància que els bacterians)

Antibiòtics (Penicilina per Penicillium ...)

Vitamines (riboflavina per Eremothecium ashbyi)

Hormones (>esteroideas) i altres substàncies farmacològicament

actives

Giberelines produitper Gibberella fujikuri, fongs entomopatògens

Creixement de fongs i micotoxines

Fong Micotoxines produïdes

Aspergillus parasiticus Aflatoxinas B1, B2, G1 y G 2

Aspergillus flavus Aflatoxinas B1 y B2

Fusarium sporotrichioides Toxina T-2

Fusarium graminearum Desoxinivalenol (o nivalenol)Zearalenona

Fusarium moniliforme (F. verticillioides) Fumonisina B1

Penicillium verrucosum Ocratoxina A

Aspergillus ochraceus Ocratoxina A

Característiques fisicoquímiques relacionades amb el creixement: nutrients, pH, Aw, temperatura, i relacions amb l’oxigen. Dependència d’altres organismes vius.

Principals hàbitats: majoria lliures i sapròfits , menys paràsits i predadors, relacions de simbiosi.

Page 23: Technology of Microorganism

23

• arqueobacteris (paret primitiva): Mendosicutes• gram negatius (paret vermella): Gracillicutes• gram positius (paret blava): Firmicutes• mollicutes (no paret): Tenericutes

Bacteris (eubacteri i arqueobacteri)

http

://w

ww

.ncb

i.nlm

.nih

.gov

/boo

ks/N

BK

1945

/

Gram-negative Cell Wall

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1945/

Page 24: Technology of Microorganism

24

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1945/

paret bacteriana

característica Gram + Gram -estructura Gruixuda (15-80 nm),

una sola capaPrima (10-15 nm), triple

capacomposició <% lípids (1-4 %)

>% peptidoglucà (50% pes sec cèl.)

àc.teicoics

>% lípids (11-22%)<% peptidoglucà (10%pes sec cèl.)

no àc.teicoics

susceptibilitat a la penicilina

> susceptibles < susceptibles

resistència > resistents a ruptura mecànica

< resistents a ruptura mecànica

necessitats nutricionals

relativament complexes en > sp.

relativament senzills

Page 25: Technology of Microorganism

25

aulavirtual.usal.es/.../57/figs/fig0403.jpg

cadena bacilos(Lactobacillus)

Cadena cocos (Streptococcus)

Staphylococcus

Sarcina

morfologia cel·lular i agrupacions

estructures externes a la paret bacteriana

estructura funció comp.químicacàpsula protecció, receptors de

fags, adhesió cel.polisacàrid, polipèptid

glicocalze polisacàridbeines protecció material hidrofòbic

fímbries adhesió cel. Tubs conjugació

proteïna

flagels locomoció proteïna

www.ichthus.info/.../Flagellum/Flagellum001.jpg

Page 26: Technology of Microorganism

26

Funcions de la membrana cel.lular bacteriana:1- barrera mecànica2- centre d’activitat metabòlica

- permeases- enzims biosintètics- sist.respiratori de transport d’e- (aerobis)- aparell fotosintètic complet (fotosintètics)- punts d’unió específic del genòfor

Inclusions citoplasmàtiquesestructura funció microorganisme

vesícules gas sist.flotació bact.aquàtics

vesícules de Chlorobium

suport pigments fotosintètics

només en bact.fotosintètics

magnetosomes det.direcció bact.aquàtics

carboxisomes carboxidismutasa Cianobacteris, bact. nitrificants, tiobacils …

Esporulació: estratègia adaptativa davant condicions adverses en el medi (manca de nutrients, temperatura, pH …). Final fase log. procés dura entre 5-8h (Bacillus subtilis )

Esporulació i germinació

aulavirtual.usal.es/.../57/figs/fig0403.jpg

Page 27: Technology of Microorganism

27

Germinació ? condicions favorables en el medi. Procés dura uns 90 minuts (Bacillus subtilis)

ü Laboratori:

ü Activació per calor

ü Addició productes químics que actuen com a germinants detectats per receptor (L-alanina en Bacillus subtilis; adenosina en Bacillus cereus)

ü Tractament mecànic

aulavirtual.usal.es/.../57/figs/fig0403.jpg

Genofor bacterià i duplicació bacteriana

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htm

http://www.fortunecity.com/campus/dawson/196/dupadn.jpg

Page 28: Technology of Microorganism

28

DUPLICACIÓ

Page 29: Technology of Microorganism

29

Page 30: Technology of Microorganism

30

Diversitat genètica bacteriana:

• Recombinació genètica: inserció de material genètic d’unacèl·lula donadora a una receptora.

Transformació: canvis permeabilitat, receptorsTransducció: infecció bacteriofagConjugació: contacte entre dues cèl.lules

• Mutació: canvi d’informació genètica (insersió/delecció) que es manifesta en el fenotip (resistències a antibiòtics, mutants nutritius ...)

• Agents químics: aflatoxina, acridina, àcid nitrós...

• Agents físics: radiacions uv, ionitzants.

Els virus

• paquets d’informació genètica sense estructura cel·lular

• paràsits formats per un sol tipus d’àc nucleic (coberta proteica)

•.a l’infectar la cèl·lula hoste, dirigeixen la seva maquinària metabòlica

per fabricar més virus ( >% dels requeriments metabòlics subministrats

per la cèl·lula infectada )

Descobriment:- Iwanowski (1892): agents responsables de la malaltia mosaic del tabac

no s’eliminaven al ser filtrats (extracte)- Beijerinck (1898): µorg desconegut = virus filtrable. No visible al m.o.

Precipiten en alcohol i no perden capacitat d’infecció.- Twort (1915): bacteriofags i altres virus- Stanley (1935): purificació i cristal·lització del virus

- Identificació al m.e.

Page 31: Technology of Microorganism

31

¿Els virus són organismes vius?

Característiques dels organismes vius

Es reprodueixen

Metabolisme propi

Org cel·lular

Enzims, àc nucleics (DNA,RNA), proteïnes, lípids, carbohidrats

Evolucionen i s’adapten a nous canvis

partícules víriques “VIRIONS” no presenten signes visibles de vida

X

X

?

Classificació dels virus

1) tipus d’hoste: d’animals, de plantes, de µorg eucariotes, de

bacteris (bacteriofags o fags). Elevada especificitat deguda a receptors

o molècules especifiques situades en la superfície de la membrana

plasmàtica (molec d’adhesió cel, enzims, receptors creixement ...)

2) grandària: 25-300nm. T4 conté 77 gens, i MS2 només 3 gens.Bacteriofag: Qß 24nmPoliovirus: 30nmBacteriofag: T4 225nm

E.coli: 3000nmx1000nmcèl.hepàtica humana: 30.000nm diàmetre

Page 32: Technology of Microorganism

32

3) estructura: àc nucleic rodejat per una envolta proteica i a

vegades per una membrana.

àc nucleic: DNAbc, DNAmc, RNAbc, RNAmc de polaritat positiva,

RNAmc de polaritat negativa. El material genètic pot ser una única

molècula o més d’una, circular o lineal.

càpsida: coberta proteica

• 3 formes bàsiques: helicoidal, polièdrica i complexa.

• formada per capsomers o unitats bàsiques de la càpsida. Poden

haver-hi un o més tipus de capsomers.

envolta: restes memb cèl hoste (lípids i proteïnes) i espicules

(glicoproteines)

http://www.losmicrobios.com.ar/microbios/imagenes/hepatitis%20C%201.jpg

http://www.genomasur.com/lecturas/01-10-G.gif

Page 33: Technology of Microorganism

33

4) cicle de vida

virió virus+ cèl hostecèl hoste

infecció

reconeixement

adsorció

penetració (despreniment de càpsida i envolta)

síntesi vírica- replicació primària - replicació àc nucleic- replicació secundaria

maduració

alliberament

Comitè internacional taxonomia de virus (ICTV): 3 (4) nivells jeràrquics: família (subfamília), gènere i espècie.

Ex: virus que causa la Sida: família: Retroviridae o retrovirus, gènere: Lentivirus i espècie: HIV (virus immunodeficiència humana).

Bacteriofags

recompte i multiplicació: recompte en placa:

Suspensió bacterianaSuspensió virions

incubar

Medi amb agar tou 3 calves = 3 fags

Page 34: Technology of Microorganism

34

Corba de multiplicació del fag

- Període de latència

- Període d’explosió. L’ increment o el nº virions que allibera cada cèl·lula infectada = grandària explosió (tamany)

1

100

10000

1000000

100000000

temps

tam

any

expl

osió

o U

FC

s

Període de latència

Període d’explosió

http://www.genomasur.com/lecturas/01-12-G.gif

Fag virulent i fag atemperat