Metabolismo y Fisiología
Biología Celular
Nutrientes
1- Fuente de energía
luz
química
2- Macronutrientes
H
K
O
Mg
C
Na
N
95%
Ca
S
Fe
P
3- Micronutrientes (elementos traza)
Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, Se, W
4- Factores de crecimiento
•Vitaminas
•Purinas y pirimidinas
•Aminoácidos
Macronutrientes
Fuente de
carbono
- CO2
- Compuestos
orgánicos
Fuente de
nitrógeno
- Inorgánica
- Orgánica
Fuente de
fósforo
- Inorgánica
- Orgánica
Fuente de
azufre
- Inorgánica
- Orgánica
Carbohidratos, azúcares,
proteínas, aminoácidos,
lípidos, ácidos grasos,
glicerol
NH4, NO3-, N2
Proteínas, peptonas, aa,
bases púricas y
pirimídicas, urea
Fosfatos
Esteres del ácido
fosfórico
Sulfuros y sulfatos
Aminoácidos sulfurados,
vitaminas
T ip os n u tricion ales
F u en te d e
en ergía
F u en te d e
C
E jem p los
C ianobacterias,
L uz
CO2
bacterias
F otoau tótrofos
púrpuras y
verdes
C o m puestos A lgunas
L uz
orgánicos
bacterias
F otoh eterótrofos
púrpuras y
verdes
C o m puestos
A lgunas
E ubacterias y
Q u im ioau tótrofos o inorgánicos C O 2
ej.: H 2 , N H 3 ,
m uchas A rchaea
litótrofos
N O 2 , H 2S
L a m ayoría
Q u im ioh eterótrofos C o m puestos C o m puestos E ubacterias,
orgánicos
orgánicos
algunas A rchaea
o h eterótrofos
Condiciones para el crecimiento microbiano
Medios de cultivo
agua
fuente de energía
Nutrientes
Crecimiento
fuentes de C, N, otros
elementos
micronutrientes,
factores de crecimiento
temperatura
Condiciones
de cultivo
pH
luz
aireación
actividad de agua
potencial redox
Factores de crecimiento
Microorganismos auto o heterotrófos pueden requerir
pequeñas cantidades de ciertos compuestos orgánicos que
no pueden sintetizar y deben incorporarse en los medios
* bases púricas y pirimídicas
ADN, ARN
* aminoácidos esenciales
síntesis proteica
* vitaminas
coenzimas
Aislamiento
Aislar: Es separar un tipo de microorganismo a partir de una población
mixta. En habitats naturales, raramente encontramos a los
microorganismos en cultivo puro
Aislamiento directo:se logra directamente a partir de una muestra
cuando el o los microorganismos están en una proporción adecuada., se
realiza por estrías (agotamiento) con o sin dilución previa de la muestra
(suelo, alimentos), en medio sólido
Aislamiento por enriquecimiento:Cuando el microorganismo que se
desea aislar e identificar se encuentra en baja proporción en la muestra,
se incluye una primera etapa que consiste en sembrar la muestra en
medio líquido. Luego de varios pasajes se aisla por el método de
estrías.
Clasificación de los medios de cultivo
Según su naturaleza física
* líquidos
* sólidos - solidificante: agar-agar, silico-gel
* semi-sólidos
Según su composición
* definidos o sintéticos: composición química conocida
* no definidos o complejos: composición química no
definida, enriquecidos con peptonas, extracto de
carne, de levadura, de suelo, sangre
Según su uso en el laboratorio
* selectivos o inhibitorios: medios que contienen, además de los
nutrientes, ciertas sustancias que inhiben el desarrollo de algunos
microorganismos permitiendo el crecimiento de otros o cuya
composición permite el desarrollo de un grupo determinado
Ej.agar-antibióticos; agua, sales, luz, para algas, medios con NaCl
superior a la concentración fisiológica
* diferenciales: medios que contienen indicadores para diferenciar
los distintos tipos de microorganismos que puedan crecer en él.
Ej. azúcar fermentecible: lactosa, indicador:rojo neutro
Según su uso en el laboratorio
* selectivos o inhibitorios: medios que contienen, además de los
nutrientes, ciertas sustancias que inhiben el desarrollo de algunos
microorganismos permitiendo el crecimiento de otros o cuya
composición permite el desarrollo de un grupo determinado
Ej.agar-antibióticos; agua, sales, luz, para algas, medios con NaCl
superior a la concentración fisiológica
* diferenciales: medios que contienen indicadores para diferenciar
los distintos tipos de microorganismos que puedan crecer en él.
Ej. azúcar fermentecible: lactosa, indicador:rojo neutro
Cultivo en medio líquido
• Habitualmente se realiza en tubos o en matraces. El crecimiento
se puede manifestar por enturbiamiento, por formación de velo o
película, o por sedimento.
Cultivo en medio sólido
• Puede ser en tubos o placas
a) Tubos con agar inclinado. Para sembrarlos, se mueve el ansa o
la punta suavemente sobre la superficie del agar con un
movimiento en zigzag desde el fondo hasta la parte superior,
cuidando de no dañar el agar.
b) Tubos sin inclinar. Se siembran introduciendo una punta en el
centro del agar. También se llama siembra por picadura.
c) Siembra en placas. Puede ser en superficie (por estrías o
bañado) o incorporada (mezclando el inóculo con el agar
semifundido)
Aislamiento
Aislar: Es separar un tipo de microorganismo a partir de una población
mixta. En habitats naturales, raramente encontramos a los
microorganismos en cultivo puro
Aislamiento directo:se logra directamente a partir de una muestra
cuando el o los microorganismos están en una proporción adecuada., se
realiza por estrías (agotamiento) con o sin dilución previa de la muestra
(suelo, alimentos), en medio sólido
Aislamiento por enriquecimiento:Cuando el microorganismo que se
desea aislar e identificar se encuentra en baja proporción en la muestra,
se incluye una primera etapa que consiste en sembrar la muestra en
medio líquido. Luego de varios pasajes se aisla por el método de
estrías.
Cultivo puro
• Las colonias se describen por examen macroscópico en
función del tamaño, la forma, el borde, la elevación, la
transparencia y el color. Esto resulta a veces muy útil en la
identificación
• A partir de colonias aisladas en medio de cultivo se realiza un
examen microscópico que debe mostrar células
razonablemente semejantes respecto al Gram y a la morfología.
• Las colonias aisladas deben aislarse nuevamente en medio no
selectivo por el método de estrías. Esto se conoce como
reaislamiento.
División celular: fisión binaria
Gemación,
ej.
levaduras
Crecimiento de un microorganismo en medio
de cultivo líquido
1- Fase de latencia
2- Fase exponencial
3- Fase estacionaria
4- Fase de muerte
Crecimiento en un volumen fijo de medio o
cultivo cerrado (batch)
Luego de la adición de bacterias al medio líquido fresco se observa la
siguiente cinética de crecimiento
• Fase lag - las células se adaptan al nuevo ambiente, aun no se dividen
• Fase exponencial (log) - velocidad máxima de crecimiento bajo
condiciones particulares, tiempo de generación mínimo
• Fase estacionaria - sin crecimiento neto, vc=0 ó estadísticamente = 0
cuando: vc=vm (vel. crecimiento es igual a la de muerte)
– nutrientes limitantes, pero suficientes para mantener actividad
– acumulación de desechos, inhibición del crecimiento
• Fase de muerte - velocidad de muerte celular > velocidad de división
celular
Factores del ambiente
• físicos: temperatura, gases, pH, presión osmótica
•químicos: nutrientes, sustancias antimicrobianas
•biológicos: otros microorganismos, micro y
mesofauna, vegetación, afectan las
actividades microbianas
Los distintos factores actúan simultáneamente y resulta
difícil el análisis integrado de los efectos.
• Sicrófilos - rango: < 0-20°C, óptimo < 15oC
– organismos marinos, algas: Chlamydomonas nivalis (nieve rosada),
bacterias: Pseudomonas, Flavobacterium
– membrana contiene alto % de ácidos grasos insaturados
• Sicrótrofos o Sicrófilos facultativos
- rango: 0-35°C, óptimo 20-30oC
– Pseudomonas - crecen en el refrigerador
• Mesófilos - rango: 15-45° C, óptimo: 30-40°C
– la mayoría de los microorganismos (del suelo, aguas, patógenos)
• Termófilos - rango: 40-70°C, óptimo de 55-65oC
– membrana contiene alto % de ácidos grasos saturados
– enzimas estables al calor
– Bacillus stearothermophilus, organismos de compostaje
• Hipertermófilos - rango: 80-113°C, óptimo > 90oC
– Pyrococcus, Pyrodictium (aguas termales)
Oxígeno
Clasificación de los microorganismos según
el efecto del oxígeno:
Aerobios
obligados: requieren oxígeno (21% o más)
Ej. Bacillus, hongos, etc.
microaerofílicos: lo requieren pero a niveles menores que el
atmosférico (5-10%)
Ej. Azospirillum
Anaerobios
facultativos: no requieren oxígeno, pero el desarrollo es mejor con
oxígeno.
Ej. Levaduras, E. coli
aerotolerantes: no son sensibles al oxígeno (crecen en ausencia o
presencia de oxígeno).
Ej. Enterococcus faecalis, Sreptococcus spp.
.
obligados: no toleran el oxígeno, muere en su presencia
Ej. Methanobacterium, Clostridium
Cultivos en anaerobiosis
•tubos con medio de cultivo llenos por completo.
•medios con sustancias que reaccionan con el oxígeno y lo excluyen.
•dispositivo especial (cámara anaeróbica)
•cajas o tubos incubados en recipientes con granos germinados (cebada,
centeno)
Otros gases
N2
componente principal de de la atmósfera (78%). Gas inerte: no es usado
por la mayoría de los organismos, los que pueden reducir el triple enlace del
N2 con la enzima nitrogenasa se denominan diazotrofos o fijadores de N2 y
pueden desarrollarse en ambientes sin N-combinado
CO tóxico para la mayoría de los organismos (cadena respiratoria)
puede ser oxidado a CO2 por algunos microorganismos
CH4
liberado a la atmósfera por microorganismos metanogénicos, gas con
efecto invernadero, puede ser oxidado a CO2 por bacterias metanotróficas
CO2
importante gas, fuente de carbono para los autotrofos, aerobios y
anaerobios, fotosintéticos o quimiosintéticos. Muchos hongos lo requieren a
niveles superiores a los atmósfericos, para ciertas síntesis
H2 poco usado, tóxico para la mayoría de los microorganismos, brinda
energía a bacterias Hydrogenomonas: H2+O2 = H20 + ATP
pH
El pH es la acidez o alcalinidad de una
solución, medida por el log 1/(H+)
Clasificación de los microorganismos según
su pH óptimo
Neutrófilo: pH óptimo 7 - Ej.: bacterias
patógenas humanas.
Acidófilo: pH óptimo  7 - Ej.: muchas de
las archeobacterias y hongos.
Basófilo: pH óptimo  7 - Suelos y aguas
ricas en carbonatos
Medios de cultivo
MEDIO SELECTIVO Y
DIFERENCIAL
Colonia Lactosa negativa
Colonia Lactosa positiva
Agar sangre
S. epidermidis en agar sangre
Agar sangre
HEMOLISIS EN AGAR SANGRE
HEMÓLISIS COMPLETA
HEMÓLISIS PARCIAL
Pseudomonas aeruginosa
Siembra en medio OF
Metabolismo oxidativo
Prueba de la catalasa
+
-
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