Tema 3. Metabolismo. PDF

Tema 3 Metabolismo Microbiología Teresa Gómez Morte Grado Biotecnología 1. Introducción Composición célula bacteriana: NUTRIENTES: 80% agua Sustancias que proveen al microorganismo de energía y 20% peso seco...

Tema 3 Metabolismo Microbiología Teresa Gómez Morte Grado Biotecnología 1. Introducción Composición célula bacteriana: NUTRIENTES: 80% agua Sustancias que proveen al microorganismo de energía y 20% peso seco elementos necesarios para realizar la síntesis de sus o Proteínas estructuras celulares. o Ácidos nucleicos o Polisacáridos Ingresan en la célula por absorción, no por ingestión o Lípidos o Peptidoglicano Viabilidad de un microorganismo está dada por su capacidad de multiplicación 2 1. Introducción Tipos de nutrientes Los nutrientes se pueden dividir en dos clases: esenciales, sin los cuales la célula no puede crecer y no esenciales, se usan cuando están presentes pero no son indispensables. I. Nutrientes esenciales o básicos Difusión Transporte activo I. Otros nutrientes Oligoelementos Factores de crecimiento (factores orgánicos) Factores estimulantes Macro y micronutrientes 3 1. Introducción Tipos de nutrientes 4 2. Según la Fuente de Carbono Heterótrofos y autótrofos Si requieren uno más Los quimiorganótrofos son Heterótrofos compuestos de orgánicos como heterótrofos fuente de carbono Son aquellos cuya fuente de Muchos quimiolitótrofo y la Autótrofos carbono para obtener energía es el CO2 mayoría autótrofos fotótrofos son También se les denomina productores Toda la materia orgánica de la Tierra primarios, porque sintetizan materia ha sido sintetizada por los productores orgánica a partir de CO2 para ellos y primarios para los quimiorganótrofos 5  2. Según el origen de la energía Compuestos químicos Luz Quimiotrofía Fototrofía Compuestos orgánicos Compuestos (glucosa, acetato, etc.) inorgánicos (H2, H2S, Fe2+ , NH4+, etc.) Fotótrofos Quimiorganótrofos Quimiolitótrofos Luz Glucosa + O2 → CO2 +H2O H2 + O2 → H2O ATP ATP ATP 6 2. Metabolismo Fotótrofos Mecanismo de empleo de luz como energía muy complejos. El efecto final es el mismo la creación de una fuerza motriz de H+ para la síntesis de ATP Sintetizan ATP llevada a cabo por la luz solar se llama fotofosforilación Conserva la energía en forma de ATP para la asimilación de CO2 Fotoautótrofos para la biosíntesis Son los que utilizan los Fotoheterótrofos compuestos orgánicos como fuente de C, y la luz como fuente de energía 7 2. Metabolismo Resumen Fotoautótrofos Fuente de carbono Dióxido de carbono Luz (fotosintéticos) ▪ Autótrofas o litotrófas Fotoheterótrofos ▪ Heterótrofas o organótrofas Compuestos orgánicos Origen de la energía Luz Quimioautótrofos ▪ Fotótrofas Dióxido de carbono ▪ Quimiótrofas (ATP) Reacciones químicas Quimioheterótrofos Compuestos orgánicos Reacciones químicas (glucolisis 8 1. Introducción Categorías nutritivas nutricionales bacterianas según fuentes energéticas y de carbono Categoría Fuente de energía Fuente de Carbono Fotoautrofas Luz CO2 Fotoheterótrofas Luz Compuestos orgánicos Quimioautrofas Compuestos minerales CO2 Quimioheterótrofas Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos 9 2. Crecimiento microbiano La velocidad de crecimiento es el cambio en el nº de células por unidad de tiempo. El intervalo para la formación de dos células a partir de una, se llama generación. Tiempo de generación: Tiempo en el que se produce la duplicación de las células. Los tiempos de generación son muy variables entre bacterias y entre una misma especie también, porque depende del medio de cultivo y las condiciones de incubación. Se llama crecimiento exponencial a aquel en que cada periodo fijo de tiempo las células se duplican. 10 2. Crecimiento microbiano Aumento de número: División o multiplicación bacteriana. Su crecimiento exige la presencia de suficientes metabolitos para permitir la síntesis de los componentes bacterianos y, especialmente, de los nucleótidos destinados a la síntesis del ADN Fisión simple o binaria 11 2. Crecimiento microbiano Aumento de número: División o multiplicación bacteriana. Fisión simple o binaria 12 2. Crecimiento microbiano Curva de crecimiento bacteriano Bacterias en medio de cultivo nuevo, antes de dividirse ha de transcurrir un cierto tiempo de adaptación al nuevo ambiente. Este intervalo se conoce como fase de latencia del crecimiento. Durante la llamada fase logarítmica o exponencial, las bacterias crecen y se dividen con un tiempo de duplicación característico de la cepa y determinado por las condiciones imperantes. El número de bacterias aumenta a razón de 2n , donde n representa el número de generaciones (duplicación del número de bacterias). Finalmente, los metabolitos del cultivo se agotan o bien aparece en su seno alguna sustancia tóxica; en ese momento, las bacterias interrumpen su crecimiento y pasan a la llamada fase estacionaria, la cual va seguida de la fase de muerte, durante la cual algunas bacterias dejan de dividirse, pero siguen siendo viables y a menudo son insensibles a los antibióticos. 13 2. Crecimiento microbiano Curva de crecimiento bacteriano Fase de latencia: ▪ Fase de adaptación de las bacterias al medio, para lo cual sintetizan enzimas ▪ Tiempo variable (días, horas) Fase exponencial o de crecimiento logarítmico ▪ Relación lineal entre el tiempo y el número de microorganismos ▪ Actividad metabólica se incrementa ▪ Depende del tiempo de generación del microorganismo ▪ Etapa donde los antibióticos son más efectivos 14 2. Crecimiento microbiano Curva de crecimiento bacteriano Fase estacionaria: ▪ Crecimiento disminuye ▪ No hay aumento de población ▪ Actividad metabólica es más lenta ▪ Período donde se producen `metabolitos secundarios´ y esporogénesis Fase de declinación o muerte ▪ Acumulación de productos tóxicos ▪ Falta de nutrientes QUORUM SENSING: Acumulación de moléculas señalizadores en el medio que permite a la bacteria conocer la 15 densidad poblacional. 2. Crecimiento microbiano Temperatura Microorganismos hipertermófilos: temperaturas muy altas >90 °C PSICRÓFILOS MESÓFILOS TERMÓFILOS 25-40 °C Temperatura máxima 80 y Crece a partir de - Temperatura óptima de 113 °C 5 a 5 °C 37°C Psicrófilos Temperatura óptima de 55- obligados 15-20 °C 75°C pH pH neutro 6,5-7,5 : desarrollo bacteriano Acidófilas: pH hasta 4 Los que viven en pH alcalinos, alcalofilos 16 3. Condiciones atmosféricas Potencial de óxido-reducción (respiración bacteriana): AEROBIOS ANAEROBIOS MICROAERÓFILOS Oxígeno (CO2 y agua) Sin oxígeno atmosférico Bajas concentraciones de Compuesto inorgánico oxígeno (