nutrición y características de crecimiento
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Nutrición y Características de crecimiento. Uso de nutrientes. Composición química de los microorganismos. 1- Fuente de energía luz química 2- Macronutrientes HK OMg C Na N95%Ca SFe P 3- Micronutrientes (elementos traza) Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, Se, W - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Nutrición y Características de crecimiento
Bacteriologia y Micologia Veterinaria. M. en C. Gerardo Castillo.
Uso de nutrientes
Generación de material celular
Manutención de actividad enzimática y de transporte
Producción de energía
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Composición química de los microorganismos
Agua: 80 – 90% (formas vegetativas)
•precursores de macromoléculasMateria seca:
macromoléculas (proteínas,
ácidos nucleicos,
lípidos, polisacáridos)
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1- Fuente de energía luzquímica
2- MacronutrientesH KO MgC NaN 95% CaS FeP
3- Micronutrientes (elementos traza)Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, Se, W
4- Factores de crecimiento• Vitaminas• Purinas y pirimidinas• Aminoácidos
Nutrientes
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Fuente de carbono
- CO2 - Compuestos
orgánicos
Carbohidratos, azúcares, proteínas, aminoácidos, lípidos, ácidos grasos, glicerol
Fuente de nitrógeno
- Inorgánica - Orgánica
NH4, NO3-, N2
Proteínas, peptonas, aa, bases púricas y pirimídicas, urea
Fuente de fósforo
- Inorgánica - Orgánica
Fosfatos Esteres del ácido fosfórico
Fuente de azufre
- Inorgánica - Orgánica
Sulfuros y sulfatos Aminoácidos sulfurados, vitaminas
Macronutrientes
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Fuentes de carbono, energía y electronesFuentes de carbonoAutotrofos CO2 como única o
principal fuente de carbono
Heterotrofos Moléculas orgánicas preformadas reducidas, procedentes de otros organismos
Fuentes de energíaFototrofos LuzQuimiotrofos Oxidación de
compuestos orgánicos e inorgánicos
Fuente de electronesLitotrofos Moléculas orgánicas
reducidasOrganotrofos Moléculas orgánicas
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Fuente de carbono
Autotrofos CO2
HeterotrofosMoléculas orgánicas
preformadas
Fuente de energía
Fototrofos Luz
QuimiotrofosOxidación de compuestos orgánicos e inorgánicos
Fuente de electrones
LitotrofosMoléculas orgánicas reducidas
Organotrofos Moléculas orgánicas
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Principales tipos nutricionales Tipo nutricional Fuente de energía
Hidrogeno/electronesCarbono
Microorganismos representativos
Fotolitrofia autotrofica
Energía lumínicaDador inorganico de H/eCO2 como fuente de C
AlgasBacterias Cianobacterias
Fotoorganotrofia heterotrofica
Energía lumínicaDador orgánico de H/eFuente orgánica de C
Bacterias purpuras no sulfureasBacterias verdes no sulfureas
Quimiolitotrofia autotrofica
Fuente de energía químicaDador inorgánico de H/eCO2 como fuente de C
Bacterias oxidantes de SBacterias del hidrogenoBacterias nitrificantes
Quimioorganotrofica heterotrofica
Fuente de energía químicaDador orgánico de H/eFuente orgánica de C
ProtozoosHongosLa mayoría de bacterias no fotosintéticas
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Nutrientes
aguafuente de energíafuentes de C, N, otros elementosmicronutrientes, factores de crecimiento
Condiciones de cultivo
temperaturapHluzaireaciónactividad de aguapotencial redox
Crecimiento
Medios de cultivo
Condiciones para el crecimiento microbiano
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Factores de crecimiento Componentes celulares indispensables que no
puede sintetizar el microorganismo Aminoácidos
Síntesis de proteínas Purinas y pirimidinas
Síntesis de ácidos nucleicos Vitaminas
Totalidad o parte de factores coenzimaticos
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Factores de crecimiento Vitaminas Biotina: Carboxilacion (fijación de CO2) Piridoxina (B6): Metabolismo de los
aminoácidos Riboflavina (B2): Transporte de electrones Tiamina: Trasferencia de grupos aldehído
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Factores de crecimiento Vitaminas
Riboflavina (B2): Clostridium, Candida Cianocobalamina (B12): Streptomyces,
Pseudomonas Vitamina C: Gluconobacter, Corynebacterium Vitamina D: Saccharomyces
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Hierro Casi todos los microorganismos necesitan
hierro para vivir indispensable en muchos proceso enzimáticos
Poca disponibilidad de Fe Captación de hierro por sideróforos Sintetizan sideróforos cuando hay poco Fe en
el ambiente
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Aislar: Es separar un tipo de microorganismo a partir de una población mixta. En hábitats naturales, raramente encontramos a los microorganismos en cultivo puro
Aislamiento
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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
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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 aísla por el método de estrías.
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Medios de cultivo Un medios de cultivo es una preparación
liquida o solida utilizada para el crecimiento, transporte o mantenimiento de organismos
Imprescindibles para aislar e identificar microorganismos
Evaluar la sensibilidad antibiótica Analizar agua y alimentos
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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
Clasificación de los medios de cultivo
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Medios sintéticos o definidosCO2 como fuente de carbono, incorporado como carbonato o bicarbonato
Nitrato o amonio, sulfato, fosfato y diversos minerales
Utilizados principalmente para autotrofos fotolitotroficos
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Medios complejos Se utilizan cuando se desconocen as
necesidades nutricionales particulares de un microorganismo
Las peptonas son hidrolizados de proteínas obtenidos de carne, caseína, harina de soya
Sirven como fuente de carbono, energía y N
Caldo nutritivo MacConkey Triptona y soya
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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
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Según su uso en el laboratorio Diferenciales: medios que contienen
indicadores para diferenciar los distintos tipos de microorganismos que puedan crecer en él Mac Conkey azúcar fermentable: lactosa,
indicador:rojo neutro
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Agar Originalmente los
cultivos eran líquidos Robert Koch 1881 Polímero sufaltado
extraído de algas rojas
Buen agente solidificante
La mayoría de los microorganismos no pueden degradarlo
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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)
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Medios de cultivo
Colonia Lactosa negativa
Colonia Lactosa positiva
MEDIO SELECTIVO YDIFERENCIAL
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Agar sangreS. epidermidis en agar sangre
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Agar sangre
HEMOLISIS EN AGAR SANGRE
HEMÓLISIS COMPLETA HEMÓLISIS PARCIAL
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Escherichia coli en medio Luria-Bertani LB
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Agar EMB
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Penicillum en medio Agar dextrosa Sabouraud
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Sporothrix schenckii en medio BHI
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S. schenckii en agar dextrosa Sabouraud
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Agar MacConkey En el medio de cultivo, las peptonas, aportan los
nutrientes necesarios para el desarrollo bacteriano, la lactosa es el hidrato de carbono fermentable, y la mezcla de sales biliares y el cristal violeta son los agentes selectivos que inhiben el desarrollo de gran parte de la flora Grampositiva. Por fermentación de la lactosa, disminuye el pH alrededor de la colonia.
Esto produce un viraje del color del indicador de pH (rojo neutro), la absorción en las colonias, y la precipitación de las sales biliares.
Los microorganismos no fermentadores de lactosa producen colonias incoloras
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Helicobacter pylori en agar Mac Conkey
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• 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.
Cultivo puro
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Método de dispersión en placa
Incubación
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División celular: fisión binaria
Gemación, ej. levaduras
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1- Fase de latencia2- Fase exponencial3- Fase estacionaria4- Fase de muerte
Crecimiento de un microorganismo en medio de cultivo liquido
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Fase de latencia (lag) Célula sintetiza nuevos componentes, proceso
activo Diferencias del nuevo medio Esta fase varia considerablemente
Cultivo viejo Refrigerado Cambios en la composición química
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Fase exponencial o logaritmica (log) Los organismos crecen y se dividen hasta el
máximo posible En esta fase, la población es mas uniforme,
química y fisiológicamente El crecimiento exponencial es un crecimiento
equilibrado
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Fase estacionaria Cuando la población es de
aproximadamente de 1x109
Se establece un equilibrio entre la división y la muerte de las células
Una población entra en estado estacionario por varias razones Limitación de nutrientes Disponibilidad de O2 Acumulación de residuos tóxicos
Respuesta a estrés nutricional
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Fase de muerte Disminución de células viables Al igual que el crecimiento exponencial,
la muerte bacteriana es logarítmica La muerte microbiana se define como la
perdida irreversible de la capacidad de multiplicarse
La velocidad de muerte puede disminuir después de reducir drásticamente la población
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• físicos: temperatura, gases, pH, presión osmótica •químicos: nutrientes, sustancias antimicrobianas•biológicos: otros microorganismos, vegetación, afectan las actividades microbianas
Los distintos factores actúan simultáneamente y resulta difícil el análisis integrado de los efectos.
Factores del ambiente
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Temperatura
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)
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Temperatura 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)
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Aerobiosobligados: requieren oxígeno (21% o más) Ej. Bacillus, hongos, etc.
microaerofílicos: lo requieren pero a niveles menores que el atmosférico (5-10%) Ej. Azospirillum, CampylobacterAnaerobios
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
.
Oxigeno
Aerobio
MicroaerofilicoAnaerobio facultativo
Anaerobio estricto
Anaerobio aerotolerante
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•tubos con medio de cultivo llenos por completo.•medios con sustancias que reaccionan con el oxígeno y lo excluyen.•dispositivo especial (cámara anaeróbica)
Cultivos en anaerobiosis
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Otros gasesN2 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-combinadoCO tóxico para la mayoría de los organismos (cadena respiratoria) puede ser oxidado a CO2 por algunos microorganismosCH4 liberado a la atmósfera por microorganismos metanogénicos, gas con efecto invernadero, puede ser oxidado a CO2 por bacterias metanotróficasCO2 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 síntesisH2 poco usado, tóxico para la mayoría de los microorganismos, brinda energía a bacterias Hydrogenomonas: H2+O2 = H20 + ATP
pHEl 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 Bacillus alcalophilis
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Medición del crecimiento
Recuento de células totales: cámaras de Recuento, recuento electrónico
Recuento de células viables: en medio sólido (profundidad o superficie)
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Medición de masa celular Determinación del peso seco o húmedo
de la células en volumen fijo del cultivo Centrifugación o filtración por membrana
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Medición indirecta
Turbidez: medición de absorbancia o densidad óptica (do)
DO: proporcional a la concentración de partículas
Otras: producción de ácido o gas en organismos fermentadores
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