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Metabolismo y Multiplicación Bacteriana: Un Estudio Completo, Apuntes de Microbiología

Universidad de Navarra (UNAV)Microbiología

virus, bacterias, vacunas, antibióticos

Tipo: Apuntes

2021/2022

Subido el 07/03/2022

carolinalp12
carolinalp12 🇪🇸

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TEMA 3. METABOLISMO Y MULTIPLICACIÓN
Las vas del metabolismo bacteriano son muy variadas y destaca una
extraordinaria flexibilidad metablica.
En cualquier h'bitat, las limitaciones ambientales y nutricionales son crticas.
Por ejemplo, los pat+genos bacterianos han evolucionado para explotar a sus
hu-spedes (plantas, animales) como una rica fuente de nutrientes para apoyar su
supervivencia y multiplicaci+n.
La presin selectiva de dichos nutrientes y ambiente (junto con los
factores de defensa inmunitaria) marcar el tipo y grado de colonizacin
bacteriana.
1º ETAPAS GENÉRICAS EN EL CATABOLISMO
1. Hidrolizar p olmeros en el entrono extracelular para facilitar la netrada de
nutrientes. Las bacterias tienen receptores que hace que cada una haga su
funci+n. Por eso degrada los polmeros porque solo tiene recepres para los
mon+meros o dmeros. Las propias bacterias o las vecinas liberan
EXOENZIMAS HIDROLASAS.
los polmeros m's abundantes son: glicosidadas, amilasas, celulasas,
proteasas...
2. Transporte
3. Oxidaci+n intracelular
La c-lula oxida el nutriente que entra para liberar energa y as luego poder
sintetizar el anabolismo.
El catabolismo es la liberaci+n de energa gras la oxidaci+n de un compuesto
qumico. La oxidaci+n se puede dar en compuestos org'nicos e inorg'nicos
1. Oxidaci+n de Compuesto org'nico
Respiracin: un compuesto orgn'nico desaparece en forma de CO2
Fermentacin: es una oxidaci+n parcail y se desprende algo de
CO2. Se nos queda un producto org'nico semioxidado.
2. Oxidaci+n de compuestos inorg'nicos litrotofia: Materializan materia
inorg'nica y luego la oxidan.
Se puede oxidar cualquier compuesto natural
-Algunas bacterias pueden oxidar m's de 100 compuestos diferentes
- Lenta o nula oxidaci+n de compuestos XENOBI(TICOS (xeno 'extra@o', bio 'vida‘)
a los organismos les cuesta degradarlos La Recalcitrancia (gr. terco,
obstinado): pl'sticos, ceras, DDT (4 a@os); Insecticidas organofosforados (12
semanas); Herbicidas (1 a@o)
Hay industrias que trabajan los desechos que les piden los clientes. Hay bacterias
que son pluripotentes como el caso de las SEROMONAS que son muy h'biles
degradando (algunas hasta 100 compuestos diferentes).
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¡Descarga Metabolismo y Multiplicación Bacteriana: Un Estudio Completo y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!

TEMA 3. METABOLISMO Y MULTIPLICACIÓN

Las vías del metabolismo bacteriano son muy variadas y destaca una extraordinaria flexibilidad metabólica. En cualquier hábitat, las limitaciones ambientales y nutricionales son críticas. Por ejemplo, los patógenos bacterianos han evolucionado para explotar a sus huéspedes (plantas, animales) como una rica fuente de nutrientes para apoyar su supervivencia y multiplicación. La presión selectiva de dichos nutrientes y ambiente (junto con los factores de defensa inmunitaria) marcará el tipo y grado de colonización bacteriana. 1º ETAPAS GENÉRICAS EN EL CATABOLISMO

  1. Hidrolizar pol ímeros en el entrono extracelular para facilitar la netrada de nutrientes. Las bacterias tienen receptores que hace que cada una haga su funció n. Por eso degrada los polí meros porque solo tiene recepres para los monó meros o dí meros. Las propias bacterias o las vecinas liberan EXOENZIMAS HIDROLASAS. los polí meros má s abundantes son: glicosidadas, amilasas, celulasas, proteasas...
  2. Transporte
  3. Oxidació n intracelular La cé lula oxida el nutriente que entra para liberar energí a y as í luego poder sintetizar el anabolismo. El catabolismo es la liberaci ó n de energí a gras la oxidaci ó n de un compuesto quí mico. La oxidaci ó n se puede dar en compuestos orgá nicos e inorgá nicos
  4. Oxidació n de Compuesto orgá nico  Respiració n: un compuesto orgná nico desaparece en forma de CO  Fermentació n: es una oxidació n parcail y se desprende algo de CO2. Se nos queda un producto orgá nico semioxidado.
  5. Oxidació n de compuestos inorgá nicos  litrotofia : Materializan materia inorgá nica y luego la oxidan. Se puede oxidar cualquier compuesto natural -Algunas bacterias pueden oxidar más de 100 compuestos diferentes
  • Lenta o nula oxidación de compuestos XENOBIÓTICOS (xeno 'extraño', bio 'vida‘)  a los organismos les cuesta degradarlos  La Recalcitrancia ( gr. terco, obstinado): plásticos, ceras, DDT (4 años); Insecticidas organofosforados ( semanas); Herbicidas (1 año) Hay industrias que trabajan los desechos que les piden los clientes. Hay bacterias que son pluripotentes como el caso de las SEROMONAS que son muy h á biles degradando (algunas hasta 100 compuestos diferentes).

2º FERMENTACIONES

Compuestos fermentables: polisacáridos, hexosas, pentosas, tetrosas, polialcoholes, á cidos orgánicos, aminoácidos, purinas, pirimidinas ... Es una oxidación parcial = Producto semioxidado que será el aceptor final de los electrones, siendo reducido a: propiónico, láctico, etanol, butírico, butanodiol, mezcla de á cidos... (dan nombre al tipo de Fermentación: PROPi ÓNICA, LÁCTICA, BUTÍRICA , etc) El producto de partida puede ser cualquier compuesto orgá nico y depende del sustrato tendré un producto final distinto. A la fermentaci ó n se le pone el apellido del producto final mas importante que se obtiene:

  • Propi ó nica
  • Fermentació n lá ctica
  • Fermentació n de alcoholes Esto tiene interé s en:
  • Diagnó stico: ver que tipos de fermentaciones hace la bacteria para identificarla
  • Alimentació n: el 30 % de los alimentos son fermentados.
  • Industria farmac é utica ¿Y la bacteria se queda contenta? Obtiene menos energ ía porque se oxida menos. Es un sistema muy sencillo. Las primeras bacterias solo fermentaban, sobre todo hasta que hubo bastante oxí geno. 3º RESPIRACIÓN: Es una oxidació n completa hasta CO2. Esto tiene un alto rendimiento energ é tico. Cuanto mas oxidado está el compuesto orgá nico, menos energí a se obtiene de la oxidació n. Las aplicaciones está n en el último aceptor de electrones de la respiració n. Siempre tiene que haber un último de aceptor de electrones que se tiene que reducir y que es una molé cula inorgá nica. En nuestro caso es el O2 que se reduce a agua. Hay otras cé lulas que no tienen oxí geno y usan: El apellido de las repiraciones tiene que ver con quié n es el aceptor final  “R. anaeróbica de nitratos ” (aunque en realidad se trata de la respiración de un compuesto orgánico siendo el último aceptor de electrones los nitratos)

3.3 Metanogé nesis: 4º LITOTROFIA

Los litó trofos son los organismos que consiguen energí a oxidando materia inorgá nica. Es muy poco energé tico pero sus productos son primarios en oscuridad (fumarolas marinas, cuevas…) Las fumarolas son fuentes hidrotermales ricas en sulfúrico. Las fumarolas liberan compuestos quí micos que pueden ser oxidados por las bacterias, deriv á ndose energí a para la multiplicaci ó n de dichas bacterias. Esto genera una biomasa que puede ser empleada por otros seres vivos. 5º FOTOSÍ NTESIS Se basa en el empleo de fotosistemas (centros de reacción fotoquímica que contienen clorofilas, bacterioclorofilas y carotenoides (pigmentos que absorben energía de la luz y la transmiten a las clorofilas). 1o. Clorofilas/Bacterioclorofilas se OXIDAN al absorber luz. 2o. Electrones liberados son aceptados por el NADP reduciéndose a NADPH2. 3o. Electrones pasan a través de un sistema transportador de electrones: síntesis de ATP. 4o Las clorofilas recuperan electrones desde un dador reducido:

  • H2o  se genera O2 (oxigé nica)
  • H2, H2S  no se produce O2 (anoxigé nica) Se produce biomasa, la cual es importante para fines industriales o para nosotros.
  • Espirulina: es una cianobacteria que se usa como suplemento alimentario.
  • Bioplá sticos: es un polí mero maleable que se genera a travé s de bacterias. Se manipulan cianobacterias para que generen los biopl á sticos. Hay bacterias que son muy versá tiles metabó licamente. Una bacteria puede presentar diferentes sistemas: Dependiendo del ambiente (nutrientes, condiciones fisicoquímicas) la bacteria empleará uno u otro sistema de obtener energía. Ejemplobacterias púrpuras fotosintéticas no dependientes del azufre: pueden realizar distintas funciones dependiendo de las condiciones de luz, nutrientes y tensión del oxígeno.
  • Fotosí ntesis
  • Respiració n aeró bea o anaeró bea
  • Fermentació n 6º MULTIPLICACIÓN DE LAS BACTERIAS
  1. 2 Curva de la multiplicació n ¿Es el crecimiento exponencial indefinido?  No El creciemiento se divide por etapas. En la fase exponencial o logarí tmica si se dividen exponencialmente pero es una fase muy corta porque llega un momento que no hay suficientes nutrientes. Ademas ellas mismas producen productos tó xicos derivados del metabolismo que impide que se reproduzcan Las etapas son:
    1. Fase de lantencia (fase lag) no hay multiplicació n. Es una fase de adaptació n metabó lica para detectar las condiciones anbientales. En los ensayos podemos hacer que esta fase sea nula. Es ucando las bacterias ya proceden del ambinete en el que van a vivir. Ejemplo  las bacterias para formar yogur ya proceden de la leche.
    2. Fase exponencial: (fase log): en esta fase el tiempo de generación (g) es el mínimo (= máxima tasa de multiplicación ). Se ajusta al modelo matemático teórico.
    3. Fase estacinaria: es la acumulació n y liberació n de metabolitos secundarios (tó xicos: letales, de interes industriales). Es menos permeable (mas resistente a los antibió ticos y otros agentes). En ella se geenra la producció n de antibió ticos de origen microbiano y endosporas. A mas estré s sufran mas producirá n.
    4. Fase de muerte

¿Cuál es mejor manera de acelerar la multiplicación bacteriana? Podemos proporcionarle lo necesario para alargar la fase estacionaria. De esto se encarga la microbiologí a industrial. Esto nos permite obtener mas cantidad del producto que necesito.

  • Nutrientes
  • Factores ambientales o Temperatura o Potencial REDOX o pH o Tensión de oxígeno o Actividad del agua o Presión mecánica o otros! ... El principal problema es que no conocemos todas sus necesidades. Para proporcioná rselo usan sistemas de en cultivo continuos en biorreactores. Solo el 1 % de las bacterias, son multiplicables en el laboratorio pero no de manera 100 % ó ptima. El resto son VNC. 4º FACTORES AMBIENTALES QUE PUEDEN AFECTAR A LA MULTIPLICACIÓN BACTERIANA.  Oxígeno

a) Acidó filas / acidotolerantes b) Alcaló filas / alcalotolerantes 8º EFECTO DE LA TEMPERATURA El aumento de la Tº sirve para inhibir los pat ó genos. Los pató genos que nos infectan está n muy adaptadas a nuestra temperatura que cuando tenemos fiebre sufren. El grupo MESÓFILOS tienen un rango de temperatura muy estrecho Se dividen en 4 grupos:

  • Mesó filo: temperatura moderada. Crecimiento ó ptimo a unos 37 grados
  • Psicró filos: les gusta el frí o
  • Termó filos: les gusta la alta Tº. Ejemplo PSYCHROMONAS INGRAHAMII (Tº min de -12Cº y T ó ptima de 5 Cº) Ejemplo  PYROLOBUS FUMAR  121 Cº

Las PCR es una reacció n en cadena de la polimerasa (enzima). Sirve para amplificar una cadena de DNA. Se separan las hebras con calor, luego con una polimerasa se va replicando. Se usa la polimerasa TAC (proviene de la bacteria TECNUS ACUÁTICOS). Esto permitió que mientras se aplica el calor la polimerasa sigue replicando. 9º MEDIOS DE CULTIVO Solo conocemos el 1% de las bacterias. Solo unas pocas podemos hacer crecer en el laboratorio porque no podeos recrear las condiciones necesarias para todas las bacterias. El mercado de los medios de cultivo crece cada añ o ya que tienen muchas aplicaciones. N No conocemos todas las necesidades de las bacterias. Solo hay un 1% cultivables en el laboratorio, el resto son VNC (viales, pero no cultivables) porque son intracelulares obligados (Clamidias) o no aportamos sus necesidades ambientales y nutrientes. Las bacterias forman colonias sobre medios só lidos. A la cé lula madre se le denomina UFC (unidad formadora de colonias) Las colonias se diferencian en su forma, elevació n, contorno, brillo, color, tamañ o… 9.2 Ejemplo de composició n de un medio completo para un tipo de bacteria exigente. CLOSTRIDIUM DIFFICILE

Eosina y Azul Metileno: de "oscuro" a "claro"

Rojo Neutro: de rojo a amarillo

Azul de Bromotimol: de amarillo a azul

Fucsina á cida : de rojo a incoloro

Rojo fenol: de amarillo a rojo

Púrpura de Bromocresol: de amarillo a púrpura

Ejemplo de empleo de bacteria de medios diferenciales (API) para diagnó stico 10º MULTIPLICACIÓN BACTERIANA. MÉTODOS MEDIDA CUANTITATIVA Hay 3 formas de cuantificarlas:

  • Microscopí a
  • Citrometrí a
  • Determinació n de UFCs Es necesario cuantificar:
  • La infectolog ía (dosis infectiva mí nima)
  • Legislació n (dosis má xima permitida).

10.1 Microscó pica: (“hemocitómetro”, cámara de Neubauer) No distingue células vivas de muertas. La concentración debe ser mayor a 106/mL. No válido para células < 1 μm 10.2 Citrometría de flujo (contador electró nico) Pasan las células una a una por un sistema de detección láser (fluorescencia, dispersión de luz, etc.). *** No distingue vivas de muertas

  • Falsos positivos** debido a partículas inertes de similar tamaño (partículas de polvo) Ejemplo  recuento de bacterias de la leche 10.3 Determinació n de EFCs Es un recuento de colonias. Ventaja Determina cé lulas viables. Desventaja  es lento (requiere d ías) y el nº de UFC no siempre equivale al nº real de bacterias originales en las muestras 11º MATENIMIENTO Y CONSERVACIÓN

- LIOFILIZACIÓN (=desecación al vacío de una muestra previamente congelada). El hielo de las células congeladas pasa a gas (= SUBLIMACIÓN). CONGELACIÓN  - Nitrógeno líquido (–195 oC)  - Nieve Carbónica (CO2 sólido, -80 oC)  - Congeladores (-20 oC, -70 oC ...)