Fisiología Bacteriana 6:41 Prof: José Amaro Suazo
Introducción La fisiología bacteriana comprende el estudio de las funciones realizadas por estos microorganismos. Las bacterias son muy eficientes fisiológicamente, sintetizan en forma muy rápida sus componentes celulares, siendo la mayoría autosuficientes a pesar de su simpleza estructural. En la bacteria se desencadenan una serie de procesos químicos que en conjunto constituyen el Metabolismo Bacteriano 6:41
Metabolismo bacteriano Es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula. Funciones: Obtener energía química del entorno Convertir los nutrientes exógenos Formar y degradar moléculas 6:41
Metabolismo bacteriano Anabolismo (comp. cel.) METABOLISMO Catabolismo (energía) En las bacterias se encuentran las 3 vías centrales del metabolismo intermediario de los Hidratos de Carbono: 1.- Vía glicolítica de Embden Meyerhof Parnas 2.- Vía de pentosafosfato o de Shunt de las pentosas 3.-Vía de Entner-Doudoroff 6:41
Metabolismo bacteriano Los nutrientes producen energía por reacciones de oxidación- reducción. La energía química generada se transforma en una forma biológicamente útil (ATP); obtenido por 2 procesos diferentes: fosforilación a nivel del substrato y fosforilación oxidativa. Dichos procesos incluyen la Fermentación y la Respiración.
Fermentación Reacción en la que algunos átomos de la fuente de energía (donador de electrones) se reducen, mientras otros se oxidan ( ox-red ) y la energía se produce por fosforilación a nivel de sustrato. La molécula dadora y aceptora de e-, son compuestos orgánicos. Este proceso no es capaz de oxidar completamente el substrato inicial a CO2, por lo que piruvato es convertido en ácido láctico, ácido propiónico, etc. Los e- generados pasan a coenzimas que contiene NAD, luego NADH cede e- a piruvato para que se mantenga el equilibrio oxido-reducción
Respiración Es el proceso por el cual un substrato es oxidado completamente a CO2 y H2O, con participación de una cadena de e- ubicada en la MP. Respiración aeróbica: aceptor final exógeno (oxígeno) Respiración anaeróbica: aceptor final exógeno (compuesto inorgánico: nitrato, fumarato, sulfato, etc.) Piruvato es oxidado completamente a CO2 mediante el ciclo de Krebs Los e- del NADH del ciclo de Krebs son transferidos al oxígeno para regenerar NAD a través de un sistema transportador; conservando energía liberada durante ese transporte en forma de ATP por Fosforilación Oxidativa
Balance energético Fermentación: - Aceptor final de e - compuesto orgánico - 1 glucosa/2 ATP Respiración: - Aceptor final de e - compuesto inorgánico - 1 glucosa/38 ATP
Regulación de Metabolismo Cada reacción metabólica está regulada no sólo con respecto a otras reacciones sino también con respecto a la concentración de nutrientes en el medio. La regulación se realiza a diferentes niveles: Regulación de la actividad enzimática a través de: enzimas alostéricas, inhibición por retroalimentación, activación alostérica, y cooperatividad. Regulación de la síntesis de enzimas por: inducción enzimática y represión por productos finales.
METABOLISMO NUTRIENTES BIOSÍNTESIS ENERGÍA
Requerimientos nutritivos Podemos clasificar los nutrientes en las siguientes categorías: 1.-Macronutrientes: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. 2.-Micronutrientes: cobalto, cobre, manganeso, fósforo, etc. 3.-Factores de crecimiento :incapaz de sintetizarlos, ej. Vit. B, aminoácidos, etc.
Grupos nutricionales Tipo Fuente de energía Fuente de carbono Ejemplos Fotoautotrofas Luz CO2 Algas y cianobacterias Fotoheterotrofas Luz Compuestos orgánicos Algas y bacterias fotosintéticas Quimioautotrofas o Litotrofas Química Compuesto inorgánicos: H2, NH3, NO2, H2S, CO2 Pocas bacterias Quimioheterotrofas o Heterotrofas Química Compuesto orgánicos: glucosa La mayoría de bacterias
Requerimientos físicos y químicos Oxígeno: Aerobios estrictos: requiere O2 como aceptor terminal de electrones, no proliferan en su ausencia. Ej. Mycobacterium bovis. Microaerofilos: O2 a niveles muy bajos (12%). No proliferan en la superficie de un medio sólido. Ej. Haemophillus suis Anaerobios estrictos: no emplean O2 para su metabolismo, obtienen su energía de reacciones fermentativas. Ej. Clostridium tetani
Requerimientos físicos y químicos Anaerobios aerotolerantes: pueden crecer en presencia o ausencia O2, pero la energía la obtienen por fermentación. Ej. Bacterias acidolácticas. Anaerobios facultativos: proliferan mediante procesos oxidativos, utilizando O2 como aceptor terminal de electrones, o en anaerobiosis, empleando reacciones de fermentación para obtener energía. Ej. Streptococcus, E. coli
Tipo de bacteria Aerobio Crecimiento Anaerobio Posesión de catalasa y SOD Vía metabólica Ejemplos Aerobia estricta + - + Anaerobia estricta - + - Respiración Fermentación M tuberculosis Clostridium spp Facultativa + + + Respiración/ fermentación E. coli Indiferente/ aerotolerante + + + Fermentación S pneumoniae Microarófila (+) + (+) Fermentación H pylori
Requerimientos físicos y químicos Temperatura Tipo Rango de Temperatura Temperatura Optima M.O Psicrofilo 0-20 15 Algas Mesofilo 20-40 38 E. coli Termofilo 40-70 60 Bacillus stearothermophillus Hipertermofilos 90-115 106 Thermus acuaticus
Requerimientos físicos y químicos ph A. Acidófilos B. Neutrófilos C. Alcalófilos
Requerimientos físicos y químicos Condiciones osmóticas y disponibilidad de agua - Halófilos: altas concentraciones salinas - Osmófilos: altas concentraciones de azúcar - Xerófilos: ambientes muy secos La concentración de solutos con actividad osmótica dentro de la célula bacteriana es superior a la concentración del exterior celular, a excepción de Mycoplasma la mayoría tiene tolerancia osmótica.
CURVA DE CRECIMIENTO BACTERIANO * Cultivo puro de bacterias en un medio líquido
CRECIMIENTO BACTERIANO: Tipos de medios de cultivo: Según su estado físico: - Líquidos o caldos. (Enriquecimiento) - Sólidos (Agar al 1.5-2%) (Recuento y aislamiento). - Semisólidos (Movilidad). Según crecimiento que permitan: - Enriquecidos (caldo selenito para Salmonella) - De enriquecimiento (agar sangre, agar chocolate) - Selectivos (agar Salmonella-Shiguella, antibioticos) - Diferenciales (TSI, Citrato)
CRECIMIENTO BACTERIANO: Estudio cualitativo Medios líquidos: Turbidez Medios sólidos: Colonias
1: alfa-hemólisis Colonias aisladas alfa-hemólisis Cultivo cofluente 2: beta-hemólisis Colonias aisladas beta-hemólisis
MEDIOS DE CULTIVO: CLASIFICACION
MEDIOS DE CULTIVO: CLASIFICACION