UNIDAD III: TAXONOMÍA Y CRECIMIENTO BACTERIANO

Transcripción

1 UNIDAD III: TAXONOMÍA Y CRECIMIENTO BACTERIANO UNIDAD III: Taxonomía microbiana convencional y molecular. Crecimiento bacteriano. Determinación de abundancia y biomasa microbiana. Curva de crecimiento. Productos microbiológicos de carácter industrial.

2 TAXONOMÍA: ciencia de la clasificación Concepto de especie y cepa. Nomenclatura binomial. Ej. Bacillus acidocaldarius

3 Taxonomía Convencional Molecular

4 Taxonomía bacteriana convencional a) Características morfológicas

5 Taxonomía bacteriana convencional a) Características morfológicas

6 Taxonomía bacteriana convencional b) Tipos de metabolismo c) Características bioquímicas d) Condiciones ambientales e) Sensibilidad a los antibióticos f) Patogeneidad g) Relaciones simbióticas h) Características inmunológicas i) Hábitat de origen

7 Taxonomía bacteriana convencional Manual Bergeys: Claves dicotómicas

8 Taxonomía molecular a) Composición de bases del ADN: proporción GC b) Secuenciación de nucleótidos c) Hibridación de ADN

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10 Composición de bases del ADN: proporción GC Márgenes de la composición GC de varios organismos

11 Secuenciación de nucleótidos PCR

12 Secuenciación de nucleótidos GCAGCTACCATGACAGTCGAGCGGAGACCGGAGCTTGCTCCTGAATTCAACGGC GGACGGGTGAGTAATGCCTAGGAATCAGCCTGGTAGTGGGGGACAACGTTTCGA AAGGAACGCTAATACCGCATACGTCCTACGGGAGAAAGCAGGGGACCTTCGGGC CTTGCGCTATCAGATGAGCCTAGGTCGGATTAGCTAGTTGGTGAGGTAATGGCTC ACCAAGGCGACGATCCGTAACTGGTCTGAGAGGATGATCAGTCACACTGGAACT GAGACACGGTCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTGGACAATGG GCGAAAGCCTGATCCAGCCATGCCGCGTGTGTGAAGAAGGTCTTCGGATTGTAA AGCACTTTAAGTTGGGAGGAAGGGTAGTAACTTAATACGTTGCTGTTTTGACGTTA CCGACAGAATAAGCACCGGCTAACTCTGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACAAAGG GTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCGTAAAGCGCGCGTAGGTGGTTTGTTAA GTTGGATGTGAAATCCCCGGGCTCAACCTGGGAACTGCTTTCAAAACTGACGAG CTAGAGTATGGTAGAGGGTGGTGGAATTTCCTGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAT ATAGGAAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACCACCTGGACTGATACTGACACTGA GGTGCGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGT AAACGATGTCAACTAGCCGTTGGGAGCCTTGAGCTCTTAGTGGCGCAGCTAACG CATTAAGTTGACCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGTTAAAACTCAAATGAATTG ACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAA GAACCTTACCAGGCCTTGACATCCAATGAACTTTCCAGAGATGGATTGGTGCCTT CGGGAACATTGACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATG TTGGGTTAAGTCCCGTAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTACCAGCACGTAAT GGTGGGCACTCTAAGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGA CGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGTCG GTACAAAGGGTTGCCAAGCCGCGAGGTGGAGCTAATCCCACAATACCGATCGTA GTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCG CGAATCAGAATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTTTACACACCGCCCGTC ACACCATGGGAGTGGGTTGCACCAGAAGTAGCTTAGTGCAACTCTCCGGAGGAC TGGTTACTC Secuencia del gen 16S ARNr

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17 Hibridación de ADN Organismos a comparar Organismo 1 Organismo 2 Organismo 3 Organismo 4 Preparación del ADN Cortar y marcar radiactivamente Cortar y marcar ADN cortado ADN cortado ADN cortado Desnaturalización por calor

18 Hibridación del ADN Experimento de hibridación Mezclar ADN de dos organismos y añadir un exceso de ADN no marcado: ADN hibridado ADN hibridado ADN no hibridado ADN hibridado ADN no hibridado ADN hibridado ADN no hibridado Porcentaje de hibridación Resultados e interpretación: ADN control (misma cepa) 1 y 2 son de la misma especie 1 y 3 son del mismo género 1 y son de distintos géneros

19 CRECIMIENTO BACTERIANO

20 Crecimiento de poblaciones Crecimiento: aumento en el número de células Crecimiento exponencial Progresión geométrica del número 2

21 Número de células (escala aritmética) Número de células (escala logarítmica) Tiempo Número de células Tiempo Número de células Tiempo (horas)

22 Cálculos de tiempos de generación N = N 0 2 n Log N = log N 0 + n log 2 n = log N log N 0 log 2 g = t / n N = número final de células N0 =número inicial de células n = número de generaciones g = tiempo de generación t = horas o minutos de crecimiento exponencial Ejemplo: n= log 1x10 8 log 5x10 7 log2 n=1

23 Logaritmo del número de células Curvas de crecimiento Latencia Exponencial Estacionaria Muerte Tiempo

24 Fase exponencial Obtención de gran cantidad de células Obtención de metabolitos primarios microbianos: moléculas de bajo peso molecular que tiene lugar durante las fases de crecimiento exponencial y que contribuyen a la producción de biomasa o energía por las células. Ejemplos de productos de interés industrial: Fertilizantes biológicos Alcoholes Aminoácidos Ácidos orgánicos Vitaminas

25 Fase estacionaria Obtención de metabolitos secundarios microbianos: compuestos orgánicos sintetizados por el organismo que no tienen un rol directo en el crecimiento o reproducción del mismo. La ausencia de un metabolito secundario no le impide la supervivencia. Ejemplos de productos de interés industrial: Antibióticos Toxinas

26 Logaritmo del número de células Logaritmo del número de células Logaritmo del número de células Fase de muerte Tiempo Tiempo Tiempo Bacteriostático Bactericida Bacteriolítico Contaje de células viables Contaje de células totales

27 Productos microbiológicos de carácter industrial Producto Microorganismo productor Antibióticos Penicilina Tetraciclina Bebidas alcohólicas Vinos Cervezas Enzimas Amilasa bacteriana Pectinasas Ácidos orgánicos Ácido láctico Ácido acético (vinagre) Bioinsecticida Proteína paraesporal Fertilizantes biológicos Penicillium chrysogenum Streptomyces griseus Saccharomyces ellipsoideus S. cerevisiae y S. caribergensis Bacillus subtilis Aspergillus wentii, A aureus Lactobacillus delbruckii Gluconobacter suboxidans Bacillus thuriginensis Bradyrhizobium japonicum Azospirillum spp

28 Cultivos continuos Quimiostato

29 Cultivos continuos Turbidostato

30 Efectos ambientales sobre el crecimiento microbiano Temperatura ph Disponibilidad de agua Oxígeno

31 Tasa de crecimiento Temperatura Las reacciones enzimáticas tienen lugar a la máxima velocidad posible Las reacciones enzimáticas tienen lugar a velocidades en constante aumento Óptimo Mínimo Máximo La membrana se gelifica; el transporte a través de ella es tan lento que no hay crecimiento Temperatura Desnaturalización proteica; colapso de la membrana citoplasmática, lisis térmica Efecto de la temperatura sobre la velocidad de crecimiento y consecuencias moleculares para la célula

32 Temperatura Termófilo Hipertermófilo Hipertermófilo Mesófilo Psicrófilo Relación entre la temperatura y las velocidades de crecimiento de psicrófilos, mesófilos, termófilos y dos hipertermófilos diferentes. En cada caso, se indican las temperaturas óptimas de microorganismos representativos

33 Alcalófidos Acidófilos ph Aumenta la acidez Aumenta la alcalinidad

34 Disponibilidad de agua o actividad de agua Contenido de agua Concentración de solutos Actividad de agua: presión de vapor de la solución dividida por la presión d evapor del disolvente Célula normal en solución isotónica Célula plasmolizada en solución hipertónica

35 Clasificación de microorganismos en base a su a w

36 Oxígeno Aerobios Facultativos Microaerófilos Obligados

37 Anaerobios Aerotolerantes Estrictos

38 Relaciones microbianas con el oxígeno Aerobios Grupo Relación con el O 2 Tipo de metabolismo Estrictos Necesario Respiración aerobia Facultativos No necesario, pero crecen mejor con O 2 Respiración aerobia, anaerobia, fermentación Microaerófilos Necesario pero a bajas tensiones Respiración aerobia Anaerobios Aerotolerantes No necesario, ni crecen mejor con O 2 Fermentación Estrictos Dañino o letal Fermentación o respiración anaerobia