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Nutrientes
Para que las bacterias vivan y se desarrollen deben encontrar los compuestos quimicos necesarios o nutrientes con los que llevar a cabo la sintesis de sus componentes celulares, requiriendo para ello energia y unas condiciones ambientales adecuadas. Cuatro seran, pues, los elementos que habra que analizar para comprender la nutricion bacteriana: nutrientes, poder de sintesis, fuentes energeticas y condiciones fisicoquimicas. NUTRIENTES BACTERIANOS
1. Tipos de nutrientes Se clasifican en basicos, metabolitos esenciales, factores de crecimiento y factores estimulantes Nutrientes básicos Son todos aquellos que, encontrandose en el entorno de las bacterias, son capaces de penetrar en ellas y ser aprovechados para conformar sus estructuras. El ingreso en el interior celular se lleva a cabo por diversos mecanismos: en forma de compuestos elementales, pequeñas moleculas o previa escision de complejos moleculares por exoenzimas Se clasifican en macronutrientes y micronutrientes, segun sean, respectivamente, necesarios para la celula en grandes o pequenas cantidades. Macronutrientes Son todos los que se encuentran formando parte de los hidratos de carbono, lipidos y proteinas; tal es el caso del hidrogeno, oxigeno, carbono, nitrogeno, azufre fosforo. Tambien pertenecen a este grupo el agua y una serie de cationes. Hidrógeno. Proviene fundamentalmente del agua y de diversos compuestos organicos. Oxígeno. Su origen principal, ademas del agua, es el dioxido de carbono (CO 2 ) y el oxigeno atmosferico. Carbono. Cuando la fuente de carbono es exclusivamente inorganica (CO 2 ), las bacterias se denominan autótrofas y si es organica (glucidica, especialmente glucosa, lipidica o proteica), se conocen como heterótrofas. Nitrógeno. Las bacterias lo obtienen de compuestos inorganicos como amoniaco (NH 3 ), o nitrato (NO 3 – ) y mas raramente fijando directamente el nitrogeno atmosferico (N 2 ) por elcomplejo de la nitrogenasa, que lo reducehasta NH 4 +; Azufre. Las bacterias suelen emplear el azufre inorganico en forma de sulfato (SO 4 2–), que es reducido por la celula a sulfuro de hidrogeno (SH 2 ) y posteriormente incorporado a los aminoacidos azufrados como un grupo sulfidrilo (–SH). Fósforo. El fosfato inorganico es la fuente principal bacteriana. Sin embargo, también su origen puede ser organico, en cuyo caso las enzimas fosfatasas hidrolizan los esteres de fosfatos liberando fosfato inorganico libre. El fosforo, al igual que el hidrogeno, el oxigeno, el carbono, el nitrogeno y el azufre, es
un constituyente fundamental de las estructuras bacterianas, pero ademas se utiliza en forma de ATP para todas las reacciones que requieren energia. Agua. Es imprescindible para la vida, ya que, ademas de representar entre el 80 y el 90% del peso total de las celulas, las bacterias dependen de ella para llevar a cabo sus reacciones metabolicas y la eliminacion de sustancias de desecho Cationes. Por ejemplo, el potasio (K+) e necesario para la actividad de numerosas enzimas, incluidas las que intervienen en la sintesis proteica; el calcio (Ca2+), entre otras funciones, contribuye a la resistencia de los esporos; el magnesio (Mg2+) sirve como cofactor de muchas enzimas, forma complejos con el ATP y estabiliza los ribosomas, las membranas celulares y los acidos nucleicos; el hierro (Fe2+ y Fe3+) es un componente importante de los citocromos, y un cofactor enzimatico, y forma parte de las proteínas transportadoras de electrones. Micronutrientes Aunque se requieren por las bacterias en pequeñas cantidades, son tan indispensables para la nutricion como los macronutrientes. Normalmente forman parte de cofactores enzimaticos, intervienen en reacciones catabolicas y contribuyen al mantenimiento de la estructura de las proteinas. Entre estos elementos estan el cobalto (Co2+), que es un componente de la vitamina B 12 , el cinc (Zn2+), presente en centros activos enzimaticos, el molibdeno (Mo2+), necesario para la fijacion del nitrogeno atmosferico, el cobre (Cu2+), presente en algunas enzimas respiratorias, el manganeso (Mn2+), cofactor de enzimas que transfieren fosfatos y forma parte de algunas superoxidodismutasas, etc. Metabolitos esenciales Son productos formados en los procesos catabólicos bacterianos que tienen gran importancia para la sintesis de estructuras complejas. La glucosa es un alimento basico; tras su catabolismo en la glucolisis da origen a dos de los mas importantes productos metabolicos intermedios, el piruvato y la acetil CoA, moléculas esenciales en rutas metabolicas de los lipidos y aminoacidos. Factores de crecimiento Son compuestos organicos que, sin representar una fuente de energia ni de carbono para las bacterias, son necesarios para su crecimiento, y que no siempre son capaces de sintetizarlos. Se encuadran basicamente en cuatro grupos: a) vitaminas que actuan como coenzimas o precursores de coenzimas (p. ej., vitaminas B 1 , B 2 , B 6 o B 12 ); b) aminoacidos esenciales precursores de proteinas; c) bases puricas y pirimidinicas y d) otros factores habitualmente presentes en la sangre como el X o hemina y el V o nicotinamida- adenin-dinucleotido (NAD). Si, por ejemplo, una bacteria no es capaz de sintetizar la alanina a partir de metabolitos esenciales, este aminoacido seria un factor de crecimiento para ella. En este sentido, las bacterias son protótrofas cuando sintetizan factores de crecimiento y auxótrofas cuando son incapaces de hacerlo con respecto a un determinado compuesto. Estos hechos explican fenomenos tales como el satelitismo , que se produce cuando una bacteria crece proxima a otra que le suministraun factor de crecimiento, o el de simbiosis ,cuando el beneficio es mutuo. Factores estimulantes Son sustancias que, sin ser indispensables para las bacterias, pueden acelerar su multiplicación Origen de los nutrientes Las bacterias que colonizan el ser humano obtienen los nutrientes de tres fuentes principales:
estos intervalos existen puntos intermedios en los que se encuentra la temperatura optima; asi, las relacionadas con el hombre, que son mesofilas, se desarrollan mejor a 36 } 1 °C, que es la temperatura optima en su habitat natural pH Normalmente, aunque en los habitat naturales existen unos margenes de pH entre 4 y 9, la mayoria de las bacterias crecen mejor a un pH proximo al neutro o ligeramente alcalino (7,2- 7,6); sin embargo, algunas se desarrollan bien en condiciones de acidez (acidofilas) e incluso son capaces de seguir bajando el pH en estas circunstancias (aciduricas). Humedad Por las razones comentadas anteriormente de la gran proporcion de agua que contienen las bacterias y por la participacion de la misma en diversas reacciones metabolicas, se comprenderá facilmente que la humedad ambiental siempre actua en un sentido favorable para su desarrollo. Hay bacterias especialmente labiles al aire seco como neisserias y treponemas; otras, por el contrario, son mas resistentes a estas circunstancias como Staphylococcus aureus y sobre todo las bacterias esporuladas. Oxígeno Las bacterias se clasifican, segun su diferente necesidad y sensibilidad al oxigeno, en: a) anaerobias estrictas; crecen solo en ausencia de oxigeno y su presencia las inhibe o las mata, no pudiendo desarrollarse con una tension de oxigeno (pO 2 ) mayor del 0,5%; b) anaerobias moderadas, que son capaces de crecer en presencia de un 2 a un 8% de oxigeno y sobreviven expuestas al oxigeno atmosferico (20%) durante 60 a 90 minutos; c) anaerobias aerotolerantes, que pueden tolerar el oxigeno, pero son incapaces de usarlo metabolicamente; d) anaerobias facultativas, que no precisan el oxigeno para su desarrollo normal pero lo pueden usar metabolicamente si esta presente; e) microaerofilas, que requieren oxigeno pero en concentraciones inferiores a las atmosféricas (p. ej., 2- 10%); su crecimiento es inhibido por las que son optimas para las bacterias aerobias y f) aerobias estrictas, que necesitan obligatoriamente oxigeno y no pueden crecer en su ausencia; esta necesidad es equivalente a una concentracion del 20%. Potencial de oxidorreducción El E h mide la tendencia de un compuesto a ceder electrones (o de otro a ganarlos) y permite predecir que tipo de bacterias van a desarrollarse en un medio determinado. Las aerobias estrictas requieren un E h de +200 a +300 mV, mientras que las anaerobias estrictas serán incapaces de desarrollarse a menos que el E h sea de -200 mV como minimo.
8. Dióxido de carbono Casi todas las bacterias, incluidas las heterotrofas, ven favorecido su desarrollo por pequeñas cantidades de CO 2. Habitualmente, les es suficiente con el proporcionado por la atmosfera (0,03%) o el que obtienen de reacciones de oxidación y fermentacion de la propia celula; otras, en cambio, precisan elevadas concentraciones de CO 2 (5 al 10%), por lo que habra que suministrarselo cuando se cultivan in vitro , y reciben el nombre de capnófilas.
