Metabolismo y FisiologaBiologa Celular

Nutrientes

1- Fuente de energa luzqumica2- MacronutrientesHKOMgCNaN95%CaSFeP3- Micronutrientes (elementos traza)Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, Se, W4- Factores de crecimientoVitaminasPurinas y pirimidinasAminocidos

Macronutrientes

Fuente de

carbono

CO2

Compuestos orgnicos

Carbohidratos, azcares, protenas, aminocidos, lpidos, cidos grasos, glicerol

Fuente de nitrgeno

Inorgnica

Orgnica

NH4, NO3-, N2

Protenas, peptonas, aa, bases pricas y pirimdicas, urea

Fuente de

fsforo

Inorgnica

Orgnica

Fosfatos

Esteres del cido fosfrico

Fuente de

azufre

Inorgnica

Orgnica

Sulfuros y sulfatos

Aminocidos sulfurados, vitaminas

Tipos nutricionales

Fuente de energa

Fuente de C

Ejemplos

Fotoauttrofos

Luz

CO2

Cianobacterias, bacterias prpuras y verdes

Fotohetertrofos

Luz

Compuestos orgnicos

Algunas bacterias prpuras y verdes

Quimioauttrofos o littrofos

Compuestos inorgnicos ej.: H2, NH3, NO2-, H2S

CO2

Algunas Eubacterias y muchas Archaea

Quimiohetertrofos o hetertrofos

Compuestos orgnicos

Compuestos orgnicos

La mayora Eubacterias, algunas Archaea

Condiciones para el crecimiento microbiano

Nutrientesaguafuente de energafuentes de C, N, otros elementosmicronutrientes, factores de crecimientoCondiciones de cultivotemperaturapHluzaireacinactividad de aguapotencial redoxCrecimientoMedios de cultivo

Factores de crecimiento

Microorganismos auto o heterotrfos pueden requerir pequeas cantidades de ciertos compuestos orgnicos que no pueden sintetizar y deben incorporarse en los medios

* bases pricas y pirimdicas ADN, ARN* aminocidos esenciales sntesis proteica* vitaminas coenzimas

Aislar: Es separar un tipo de microorganismo a partir de una poblacin 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 estn en una proporcin adecuada., se realiza por estras (agotamiento) con o sin dilucin previa de la muestra (suelo, alimentos), en medio slido

Aislamiento por enriquecimiento:Cuando el microorganismo que se desea aislar e identificar se encuentra en baja proporcin en la muestra, se incluye una primera etapa que consiste en sembrar la muestra en medio lquido. Luego de varios pasajes se aisla por el mtodo de estras. Aislamiento

Clasificacin de los medios de cultivo

Segn su naturaleza fsica* lquidos* slidos - solidificante: agar-agar, silico-gel* semi-slidosSegn su composicin * definidos o sintticos: composicin qumica conocida* no definidos o complejos: composicin qumica no definida, enriquecidos con peptonas, extracto de carne, de levadura, de suelo, sangre

Segn su uso en el laboratorio

* selectivos o inhibitorios: medios que contienen, adems de los nutrientes, ciertas sustancias que inhiben el desarrollo de algunos microorganismos permitiendo el crecimiento de otros o cuya composicin permite el desarrollo de un grupo determinado Ej.agar-antibiticos; agua, sales, luz, para algas, medios con NaCl superior a la concentracin fisiolgica

* diferenciales: medios que contienen indicadores para diferenciar los distintos tipos de microorganismos que puedan crecer en l.Ej. azcar fermentecible: lactosa, indicador:rojo neutro

Segn su uso en el laboratorio

* selectivos o inhibitorios: medios que contienen, adems de los nutrientes, ciertas sustancias que inhiben el desarrollo de algunos microorganismos permitiendo el crecimiento de otros o cuya composicin permite el desarrollo de un grupo determinado Ej.agar-antibiticos; agua, sales, luz, para algas, medios con NaCl superior a la concentracin fisiolgica

* diferenciales: medios que contienen indicadores para diferenciar los distintos tipos de microorganismos que puedan crecer en l.Ej. azcar fermentecible: lactosa, indicador:rojo neutro

Cultivo en medio lquido Habitualmente se realiza en tubos o en matraces. El crecimiento se puede manifestar por enturbiamiento, por formacin de velo o pelcula, o por sedimento. Cultivo en medio slido 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 daar el agar. b) Tubos sin inclinar. Se siembran introduciendo una punta en el centro del agar. Tambin se llama siembra por picadura. c) Siembra en placas. Puede ser en superficie (por estras o baado) o incorporada (mezclando el inculo con el agar semifundido)

Aislar: Es separar un tipo de microorganismo a partir de una poblacin 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 estn en una proporcin adecuada., se realiza por estras (agotamiento) con o sin dilucin previa de la muestra (suelo, alimentos), en medio slido

Aislamiento por enriquecimiento:Cuando el microorganismo que se desea aislar e identificar se encuentra en baja proporcin en la muestra, se incluye una primera etapa que consiste en sembrar la muestra en medio lquido. Luego de varios pasajes se aisla por el mtodo de estras. Aislamiento

Las colonias se describen por examen macroscpico en funcin del tamao, la forma, el borde, la elevacin, la transparencia y el color. Esto resulta a veces muy til en la identificacin

A partir de colonias aisladas en medio de cultivo se realiza un examen microscpico que debe mostrar clulas razonablemente semejantes respecto al Gram y a la morfologa.

Las colonias aisladas deben aislarse nuevamente en medio no selectivo por el mtodo de estras. Esto se conoce como reaislamiento.

Cultivo puro

Divisin celular: fisin binaria

Gemacin, ej. levaduras

Crecimiento de un microorganismo en medio de cultivo lquido 1- Fase de latencia2- Fase exponencial3- Fase estacionaria4- Fase de muerte

Crecimiento en un volumen fijo de medio o cultivo cerrado (batch)Fase lag - las clulas se adaptan al nuevo ambiente, aun no se dividen Fase exponencial (log) - velocidad mxima de crecimiento bajo condiciones particulares, tiempo de generacin mnimo Fase estacionaria - sin crecimiento neto, vc=0 estadsticamente = 0 cuando: vc=vm (vel. crecimiento es igual a la de muerte) nutrientes limitantes, pero suficientes para mantener actividadacumulacin de desechos, inhibicin del crecimiento Fase de muerte - velocidad de muerte celular > velocidad de divisin celularLuego de la adicin de bacterias al medio lquido fresco se observa la siguiente cintica de crecimiento

Factores del ambiente

fsicos: temperatura, gases, pH, presin osmtica qumicos: nutrientes, sustancias antimicrobianasbiolgicos: otros microorganismos, micro y mesofauna, vegetacin, afectan las actividades microbianas

Los distintos factores actan simultneamente y resulta difcil el anlisis integrado de los efectos.

Sicrfilos - rango: < 0-20C, ptimo < 15oCorganismos marinos, algas: Chlamydomonas nivalis (nieve rosada), bacterias: Pseudomonas, Flavobacteriummembrana contiene alto % de cidos grasos insaturados Sicrtrofos o Sicrfilos facultativos- rango: 0-35C, ptimo 20-30oCPseudomonas - crecen en el refrigeradorMesfilos - rango: 15-45 C, ptimo: 30-40Cla mayora de los microorganismos (del suelo, aguas, patgenos) Termfilos - rango: 40-70C, ptimo de 55-65oC membrana contiene alto % de cidos grasos saturadosenzimas estables al calorBacillus stearothermophilus, organismos de compostajeHipertermfilos - rango: 80-113C, ptimo > 90oC Pyrococcus, Pyrodictium (aguas termales)

OxgenoClasificacin de los microorganismos segn el efecto del oxgeno:Aerobiosobligados: requieren oxgeno (21% o ms) Ej. Bacillus, hongos, etc. microaeroflicos: lo requieren pero a niveles menores que el atmosfrico (5-10%) Ej. AzospirillumAnaerobiosfacultativos: no requieren oxgeno, pero el desarrollo es mejor con oxgeno. Ej. Levaduras, E. coli aerotolerantes: no son sensibles al oxgeno (crecen en ausencia o presencia de oxgeno). Ej. Enterococcus faecalis, Sreptococcus spp. obligados: no toleran el oxgeno, muere en su presencia Ej. Methanobacterium, Clostridium.

tubos con medio de cultivo llenos por completo.medios con sustancias que reaccionan con el oxgeno y lo excluyen.dispositivo especial (cmara anaerbica)cajas o tubos incubados en recipientes con granos germinados (cebada, centeno) Cultivos en anaerobiosis

Otros gasesN2 componente principal de de la atmsfera (78%). Gas inerte: no es usado por la mayora 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 txico para la mayora de los organismos (cadena respiratoria) puede ser oxidado a CO2 por algunos microorganismosCH4 liberado a la atmsfera por microorganismos metanognicos, gas con efecto invernadero, puede ser oxidado a CO2 por bacterias metanotrficasCO2 importante gas, fuente de carbono para los autotrofos, aerobios y anaerobios, fotosintticos o quimiosintticos. Muchos hongos lo requieren a niveles superiores a los atmsfericos, para ciertas sntesisH2 poco usado, txico para la mayora de los microorganismos, brinda energa a bacterias Hydrogenomonas: H2+O2 = H20 + ATP

pHEl pH es la acidez o alcalinidad de una solucin, medida por el log 1/(H+)Clasificacin de los microorganismos segn su pH ptimoNeutrfilo: pH ptimo 7 - Ej.: bacterias patgenas humanas.Acidfilo: pH ptimo 7 - Ej.: muchas de las archeobacterias y hongos.Basfilo: pH ptimo 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

HEMLISIS COMPLETA

HEMLISIS PARCIAL

Pseudomonas aeruginosa

Siembra en medio OF

Metabolismo oxidativo

Prueba de la catalasa

+

-