Microbiologia GeneralTrimestre 16-P
5. Nutrición microbiana
Masa celular de un organismo (biomasa) formada casi en su totalidad por moléculas con 4 tipos de átomos:
Carbono (C), nitrógeno (N), oxígeno (O) e hidrógeno (H)
Otros elementos indispensables para el metabolismo: P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Mn, Cu, Mo y Co
Agua: 80 - 90% del peso total de la biomasa principal componente (también aporta nutrientes: H y O)
Nutrientes: sustancias empleadas para la biosíntesis yproducción de energía en TODOS los organismos vivos
nutrición
Con base en la cantidad requerida para una célula, los nutrientes se dividen en:
Macronutrientes (C, H, O, N, P, S, K, Fe, Mg): ~ 95% del peso seco de una célula
Micronutrientes o microelementos (Ca, Mn, Zn, Cu, Co y Mo): Necesarios en cantidades pequeñas mg por litro
Factores de crecimiento (mg por litro)
Composición química de la célula indicador de losprincipales elementos necesarios para el crecimiento
Necesarios en grandes cantidades Primarios (g/L)Secundarios (mg/L)
Primarios (g/L) C, H, O, N, P, S
BM*(% bs) Formas comunes Función en la célula
C 50 Inorg: CO2Org: comp. org. (CHO)n
Componente estructural básico de los compuestos orgánicos
O 20 H2O, O2, (CHO)nComponente del agua y biomoléculas. O2 aceptor final de ē en la respiración aerobia
N 14 Inorg: NH4+, NO3-, NO2, N2Org: aa, péptidos Constituyente de aminoácidos y nucleótidos
H 8 H2O, (CHO)n Constituyente de compuestos orgánicos
P 3-5 PO42- (fosfatos) En ácidos nucleicos, fosfolípidos, coenzimas y ATP
S 1-3 SO42-, aa, H2S, sulfurosmetálicos
Constituyente de aa (Cys, Met), vitaminas (tiamina, biotina), enlaces disulfuro (prots)
*Contenido en biomasa g/100 g BM seca
macronutrientes
BM(% bs)
Formas comunes Función en la célula
K 1.0 K+ (sales) Cofactor de enzimas, mantiene el balance eléctrico celular
Na 1.0 Na+ (sales) Transporte transmembrana, balance eléctricoMg 0.5 Mg2+ (sales) Estabiliza ribosomas, membranas y ácidos
nucléicos, cofactor de enzimasCl 0.5 Cl- (sales) Mantenimiento del balance eléctrico celularCa 0.2 Ca2+ (sales) Estabiliza la pared y endosporas bacterianas,
cofactor de enzimasFe 0.2 Fe2+ (sales) Componente de citocromos y ferroproteínas
involucradas en el transporte de ē
* En general, sus requerimientos se conocen cualitativamente y varían en función de la fase de crecimiento se adicionan al medio en cantidades arbitrarias (µg/L)
Micronutrientes*(< 0.01%): Mn, Zn, Co, Cu, Mo,
Ni, SeSales Cofactores de enzimas, constituyentes de vitaminas
y enzimas
Macronutrientes (secundarios) Y MICRONUTRIENTES
Compuestos orgánicos esenciales (mg/L) que los organismos: Necesitan como precursor o constituyente celular No pueden sintetizar hay que agregarlos en el medio
Tres tipos: Bases nitrogenadas: purinas (A, G) y pirimidinas (C, T, U): síntesis de
ácidos nucleicos Vitaminas: centros activos y cofactores de enzimas Aminoácidos: síntesis de proteínas peptonas
Hidrolizados proteicos péptidos, aa, minerales y micronutrientes
Peptona de soya, extracto de levadura y extracto de malta
FACTORES DE CRECIMIENTO
5. Nutrición microbiana
Requerimientos nutricionales de los microorganismos:
Tipos nutricionales
Fuente de energía: para producción de ATP Luz fotosíntesis Oxidación de compuestos químicos
Fuente de electrones: donadores de ē para la biosíntesis Compuestos orgánicos Compuestos inorgánicos
Fuente de carbono: para el crecimiento Compuestos orgánicos CO2
CLASIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS
Tipo de nutrición
Fuente de energía
Quimiótrofos QuímicaFotótrofos Luz
Organótrofos -Litótrofos -Autótrofos -
Heterótrofos -
Donador de H+/ē
--
Comps. orgánicosComps.
inorgánicos
Fuente de carbono
----
Inorgánica (CO2)
Orgánica (CHO)n
TIPOs NUTRICIONALES
Fuente de energía
Donador de electrones
Fuente de carbono Nombre
Luz-Foto-
Orgánico-organo-
Orgánica-heterótrofo- Fotoorganoheterótrofo
CO2-autótrofo- Fotoorganoautótrofo
Inorgánico-lito-
Orgánica-heterótrofo- Fotolitoheterótrofo
CO2-autótrofo- Fotolitoautótrofo
Química-Quimio-
Orgánico-organo-
Orgánica-heterótrofo-
Quimioorganoheterótrofo
Inorgánico-lito- Quimiolitoheterótrofo
Por ejemplo: Organismo quimio-lito-heterótrofo
Fuente de E: Fuente de ē: Fuente de C:
Organismo foto-organo-autótrofo Fuente de E: Fuente de ē: Fuente de C:
Yo uso luz para alimentarme
Ser autótrofo es vida!
Heterótrofo
Heterótrofo
Heterótrofo H2S
QuímicaComp. inorgánicoComp. orgánico
LuzComp. orgánicoCO2
CLASIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS
Tipo de nutrición Fuente de energía
Donadorde ē
Fuente de carbono Ejemplos
Quimio-organo-heterótrofos*
(quimioheterótrofos)Compuestos orgánicos(azúcares, carbohidratos)
Hongos, bacterias patógenas, animales, protozoos
Foto-organo-heterótrofos
(fotoheterótrofos)Luz
Compuestos orgánicos(azúcares, carbohidratos, ácidos grasos, alcoholes)
Bacterias verdes que no oxidan
azufre
Quimio-lito-autótrofos
(quimioautótrofos)Compuestos inorgánicos
(H2S, Fe2+, CH4, H2, NH4+, NO3, NO2)Inorgánica
(CO2)Bacterias
nitrificantes, muchas arqueas
Foto-lito-autótrofos*
(fotoautótrofos)Luz
C. inorgánicos
(S2-)Inorgánica
(CO2)Organismos
fotosintéticos: cianobacterias, algas, plantas
* La mayoría de los organismos
CLASIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS
De acuerdo con los balances, podemos saber el tipo de organismo:
6 CO2 + 6 H2O + Luz C6H12O6 + 6 O2
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
6 CO2 + 6 H2S C6H12O6 + 6 S0
Foto-lito-autótrofo
Quimio-organo-heterótrofo
Quimio-lito-autótrofo
Otros tipos de microorganismos: Mixótrofos: obtienen C a partir de compuestos orgánicos o inorgánicos Auxótrofos: por una mutación en su genoma pierden la capacidad para
sintetizar un nutriente esencial (comúnmente aa) requieren una fuente exógena del compuesto para crecer (factor de crecimiento)
Otros tipos de microorganismos: Mixótrofos: obtienen C a partir de compuestos orgánicos o inorgánicos Auxótrofos: por una mutación en su genoma pierden la capacidad para
sintetizar un nutriente esencial (comúnmente aa) requieren una fuente exógena del compuesto para crecer (factor de crecimiento)
Bacterias del azufre: colonias en “respiraderos calientes”: H2S
Bacterias que oxidan Fe2+para obtener energía
Fuente ē Reacción de oxidación EjemploH H2 H2O Cupriavidus
necatorFe Fe2+ Fe3+ Acidithiobacillus
ferrooxidansS S0 + 1½O2 + H2O H2SO4 Thiobacillus
thiooxidans
N 2NH4+ + 3O2 2NO2- +
4H+ + 2H2O 2 NO2+ + O2 2 NO3-
B. nitrificantes:Nitrosomonas
Nitrobacter
Quimiolitoautótrofo E: química; ē: comp. inorg; C: CO2
Quimiolitoautótrofos varios tipos en función del donador inorgánico de ē que oxidan:
Arqueas metanógenas obtienen energía oxidando H2 y usan CO2 como aceptor de ē?:
4 H2 + CO2 CH4 () + 2 H2O ()Methanosarcina mazei
M. mazei
5. Nutrición microbiana
Es el material nutritivo en el que se pueden recuperar, multiplicar y aislar microorganismos
Provee los requerimientos para el cultivo de microorganismos en un laboratorio
Formulación de un medio de cultivo se basa en la composición química de una célula microbiana
MEDIOS DE CULTIVO
Fuentes de C (azúcares) y N (sales)
Macronutrientes
Micronutrientes
Factores de creci-miento (vitaminas, peptonas, extractos)
Agua destilada
Agente solidificante
Ajuste de pH
Esterilización (15 lb/plg2, 15 min)
Inoculación
Incubación
PREPARACIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO
Con base en sus características, los medios se clasifican en: Estado físico:
Composición:
Naturaleza de sus componentes:
Propósitos de uso:
Sólidos Líquidos Definidos (sintético) Complejos
Sintéticos Naturales
Mínimo Rico Selectivo Diferencial Enriquecimiento
CLASIFICACIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO
Estado físico
Útiles para: Aislamiento e identificación características de las colonias Agente solidificante más común y utilizado: agar (1 – 2%)
Polisacárido extraído de algas rojas: funde a ~100°C, gelifica a ~45°C La mayoría de los microorganismos no lo degrada
Sólidos llevan un agente solidificante
Líquidos sin agente solidificanteÚtiles para: Recuperar y cuantificar la biomasa de un cultivo Analizar el medio para detectar cambios en su
composición (consumo/producción de un compuesto)
Se conoce la composición exacta de sus componentes (cantidad y calidad) Fuentes de C: azúcares lactosa, glucosa, sacarosa, almidón Fuentes de otros elementos: sales NaNO3, (NH4)2SO4, NH4NO3
Usos: para estudios fisiológicos o descriptivos Cuando se quieren resultados definidos y repetitivos Para conocer los requerimientos nutricionales exactos de un
microorganismo (efecto de la adición/eliminación de un compuesto)
Sintéticos o químicamente definidos
composición
Contenido conocido de ingredientes, pero al menos uno tiene composición desconocida (es químicamente indefinido) no se sabe su composición cualitativa ni cuantitativa
Sustancias nutritivas fuente de C, N y energía Fuentes de C: melazas, extracto de malta, celulosa, aceites Fuentes de N: peptonas (hidrolizados proteicos) Vitaminas y péptidos: ext. de carne y levadura, infusión de cerebro
Usos: cuando se desconocen los requerimientos nutricionales contienen sustancias útiles para cualquier microorganismo
Complejos o químicamente indefinidoscomposición
Componente Cantidad (g/L)
Sacarosa 30.0NaNO3 3.0K2HPO4 1.0MgSO4.7H2O 0.5KCl 0.5FeSO4.7H2O 0.01Agar* 15.0
Contiene nutrientes esenciales + compuestos que aportan fuentes complejas de nutrientes? aa, vitaminas, precursores de ácidos nucleicos
Aporta solo los nutrientes indispensablespara el crecimiento de un organismo Ejemplo: medio Czapek (pH 6.8) común
para cultivo de hongos
Mínimo = químicamente definido
Rico = químicamente indefinido
¿El medio Czapek podría convertirse en medio rico? ¿Cómo?
USO
Tiene indicadores que permiten diferenciar (a simple vista) entre grupos bacterianos por diferencias metabólicas generalmente cambio de color
NO inhibe el desarrollo de otros microorganismos Usos: para diferenciar entre grupos microbianos
β-hemólisis en agar sangre
Ejemplo:Medio agar-sangre: 5% sangre (caballo) capacidad de hemólisis bacterias hemolíticas y no hemolíticas (este medio también es rico)
DiferencialUSO
Favorece el crecimiento de un grupo microbiano específico e inhibe el crecimiento de los no deseados: adición de compuestos
Usos: principalmente aislamiento Ejemplos:
Ajuste de factores ambientales (pH, T) termófilos, acidófilos …
Uso de CO2 como fuente de C autótrofos
Celulosa selectivo para degradadores de celulosa
EMB: selectivo para Gram(-) el cristal violeta inhibe Gram(+)
SelectivoUSO
Agar MacConkey lactosa, peptonas, rojo neutro, sales biliares y cristal violeta Selectivo
No crecen bacterias Gram (+) por el cristal-violeta No crecen algunas Gram (-) por las sales biliares [SB]
(tensoactivos que desorganizan membranas) Enterobacterias naturalmente crecen con SB (intestino)
Diferencial Enterobacterias Lac(+) producen
AO colonias rojas con halo (pp de SB)
Enterobacterias Lac(-) usan peptonas y excretan NH4+ colonias amarillas ( pH)
Selectivo-DiferencialUSO
Contiene factores de crecimiento Favorece el crecimiento de microorganismos que se encuentran en bajo
número Usos: para la concentración de ciertos microorganismos
Ejemplos: Adición de sangre, suero, extractos de tejidos animales y vegetales Cultivo de enriquecimiento para microorganismos halófilos:
Enriquecimiento
Alta concentración de sales (15% de NaCl) favorece el crecimiento de microorganismos halófilos e inhibe el de otros grupos
USO
Top Related