Licda. Marina Lilian Mena Zablah

1. NUTRICION Y METABOLISMO BACTERIANO CICLO I-2013 Licda. Marina Lilian Mena Zablah

2. Objetivos específicos : • Que al finalizar la clase los estudiantes tengan la capacidad de : • Explicar las características generales de las bacterias, hongos y parásitos • Describir las diferentes vías metabólicas para obtener energía • Describir los tipos de nutrientes y su función en el crecimiento bacteriano • Explicar la influencia de los factores que intervienen en el crecimiento y desarrollo de los microorganismos • Definir en qué consiste un medio de cultivo y la clasificación general • Describir la curva de crecimiento bacteriano y los eventos que acontecen en cada fase • Establecer diferencias en los tiempos de generación de las bacterias • Explicar las características metabólicas generales de las bacterias en la biosíntesis y el crecimiento de las mismas • Vías biosintéticas de cápsula, LPS, péptidoglicán

3. Composición bioquímica de los parásitos • Los parásitos tienen la misma constitución que las células eucariotas, pero se destacan por su alto contenido de hidratos de carbono . El principal de estos en los helmintos y protozoos es el glucógeno, que será utilizado para los procesos energéticos cuando aquellos viven en un hábitat pobre de oxígeno.

4. Metabolismo energético y respiración • La actividad metabólica en los protozoos se efectúa mediante las formas vegetativas, denominadas trofozoitos. • En muchos casos éstos dan lugar a quistes que son formas de resistencia y multiplicación, y se caracterizan por su inmovilidad y metabolismo bajo.

5. Bacterias, levaduras, algas, otros protozoos, • sustancias disueltas en su medio. • se alimenta de sustancia animal muerta. • autótrofos • Heterótrofa por ingestión (a nivel celular, por fagocitosis y pinocitosis • Metabolismo aerobio

6. Los helmintos poseen una envoltura cutaneomucosa, pueden tener aparato digestivo o no, y ser hermafroditas o mostrar sexos separados. • Muchos de ellos tienen órganos especializados para succionar o atacar al huésped

7. Hongos : heterótrofos Estructura de una bacteria

8. La nutrición microbiana consiste en aportar a las células los ingredientes químicos que necesitan para la síntesis de monómeros, que son los componentes de las macromoléculas, que a su vez construyen las estructuras celulares.

9. Nutrición microbianamacronutriente :Carbono Elemento más abundante en las macromoléculas. Constituye el 50% del peso seco de las células. Muchos procariotas son heterótrofos. Necesitan algún tipo de compuesto orgánico como fuente de carbono para hacer nuevo material celular. Los aminoácidos, los ácidos grasos, los ácidos orgánicos, los azúcares, las bases nitrogenadas, los compuestos aromáticos y un sinfín de compuestos orgánicos pueden ser utilizados por las bacterias. Algunos procariotas son autótrofos, capaces de construir todas sus estructuras orgánicas a partir del CO2 con la energía obtenida de la luz o de compuestos inorgánicos.

10. Nitrògeno En una bacteria típica, alrededor del 12% de su peso seco es N. Forma parte de las proteínas, ácidos nucleicos y otros constituyentes celulares. En la naturaleza, se encuentra en forma orgánica e inorgánica. Pero la mayor parte del N natural se encuentra en forma inorgánica( NH3, NO3- o N2). La mayoría de las bacterias son capaces de utilizarNH3 como única fuente de N, y otras muchas pueden utilizar NO3-.

11. El P se presenta en la naturaleza en forma de fosfatos orgánicos e inorgánicos, ATP La célula necesita P para la síntesis de ácidos nucleicos y fosfolípidos. El S es un componente de los aminoácidos cis y met y se encuentra en algunas vitaminas, como tiamina, biotina, ácido lipoico y Coenzima A. La mayoría delScelular procede de fuentes inorgánicas, ya sean sulfatos o sulfuros. . El Mgfunciona como estabilizador de los ribosomas, las membranas celulares y los ácidos nucleicos. También se necesita para la actividad de muchas enzimas.

12. El Kes necesario para todos los organismos. Es cofactor de muchas enzimas El Caayuda a estabilizar la pared celular bacteriana y tiene una función importante en la termorresistencia de las endoesporas. El Na es requerido por algunos microorganismos (halófilos), El Fees fundamental en la respiración celular forma parte de los citocromos y de proteínas que contienen Fe y S ( azufre ) implicados en el transporte de electrones. Para obtener el Fe de tales minerales, las células producen agentes quelantes llamados sideróforos que solubilizan el Fe y lo introducen en la célula.

13. Micronutrientes (elementos traza) Co, Cu, Mn, Mo, Ni, Se, W, V, Zn Se requieren en muy pequeñas cantidades. Son tan importantes para el funcionamiento celular como los macronutrientes. Muchos son metales que actúan como cofactores de enzimas. A menudo no es necesario añadirlos a los medios de cultivo. Si el agua utilizada para elaborar el medio es ultrapurase añade al medio una pequeña cantidad de una solución de metales traza.

14. Los factores de crecimiento son compuestos orgánicos que se necesitan en muy pequeñas cantidades y sólo por algunas células. Los factores de crecimiento son vitaminas, aminoácidos, purinas y pirimidinas. La mayoría de los microorganismos son incapaces de sintetizar estos compuestos, pero en algunos casos es necesario añadirlos al medio. Las vitaminas son los factores de crecimiento que se necesitan con mayor frecuencia, funcionan formando partede coenzimas. Las principales vitaminas requeridas por los microorganismos son: tiamina (vitamina B1) biotina, ( vitamina B8 ) piridoxina (vitamina B6) y cianocobalamina (vitamina B12) Factores de crecimiento

15. FACTORES AMBIENTALES • Ph : acidófilos 3.0 6.5 • neutralófilos 6 – 8 7.5 • alcalófilos 10.5 9.6 • Regulación del pH interno • Regulación del sistema de protones ( bomba ) • Intercambiador de Na+ / H+

16. Temperatura • Psicrófilas < 20 ºC • Mesófilas 30 – 37 º C • Termófilas 50 – 60 º C • Estenotermófilas >60ºC • Reacciones químicas : crecimiento • Proteínas de choque por calor • Calor : destrucción de m.o • Choque por frío: enfriamiento rápido

17. atmósfera • Aerobios obligados : Mycobacterium tuberculosis • Anaerobios facultativos: Escherichia coli • Microaerofílicos :Campylobacter • Anaerobios estrictos :Clostridium perfringens 1: Aerobio obligado 2: Anaerobio facultativo 3: microaerofílico 4: anaerobio estricto

18. Enfermedades producidas por aerobios facultativos • Anaerobios y microaerófilos requieren de condiciones especiales • Técnicas para demostrar su presencia

19. concentración osmótica • Osmófilos requieren presiones osmóticas altas • halófilos

20. MEDIOS DE CULTIVO Soluciones de nutrientes utilizados para propagar microorganismos en el laboratorio

21. Medios de cultivo • El medio de cultivo químicamente definido se prepara añadiendo cantidades precisas de compuestos orgánicos e inorgánicos puros a un volumen conocido de agua destilada. • Se conoce su composición exacta Medio definido para Escherichia coli • K2HPO4 7 g • KH2PO4 2 g • (NH4)2SO4 1 g • MgSO4 0,1 g • CaCl2 0,02 g • Glucosa 4-10 g • Elementos traza 2-10 g (Fe, Co, Mn, Zn,Cu, Ni, Mo) • Agua destilada 1000 ml pH7

22. Para elaborar el medio complejo se utilizan hidrolizados de proteínas y otras sustancias muy nutritivas pero no definidas químicamente que se pesan y se añaden a un volumen conocido de agua. No se conoce la composición exacta del medio complejo. Medio complejo para Escherichia coli Glucosa 15 g Extracto de levadura 5 g Peptona 5 g KH2PO4 2 g Agua destilada 1000 ml pH7

23. El agar se utiliza para dar consistencia a los medios de cultivo y observar la formación de colonias. Los medios generales mantienen el crecimiento de muchos microorganismos. Ej., el caldo y agar nutritivo Medios enriquecidos Se añaden nutrientes especiales para mantener el crecimiento de microorganismos exigentes. Ej., el agar sangre Medios selectivos Favorecen el crecimiento de microorganismos particulares. Ej Agar MacConkey. Contienen colorantes y sales biliares que inhiben el crecimiento de las bacterias Gram positivas. Medios diferenciales Medios que diferencian entre grupos distintos de bacterias e incluso permiten una identificación tentativa de los m.o • Tipos de medios de cultivo

24. CULTIVO DE MICROORGANISMOS

25. 2. Siembra en estrías Se esteriliza el asa y luego se toma una muestra del tubo Crecimiento de colonias confluentes al comienzo de la siembra por estría Colonias aisladas al final de la siembra por estría Se realiza una siembra por estría en una placa de agar con medio estéril. Después de una estría inicail Se hacen estrías en ángulo Obtención de cultivos puros 1. Dilución y siembra por extensión en superficie

26. Morfología y crecimiento de las colonias Las colonias son masas visibles de células que se forman por división de una o varias células. El desarrollo de colonias sobre superficies de agar permite al microbiólogo identificar las bacterias porque las especies forman a menudo colonias con una forma y aspecto característico. La morfología de la colonia de una bacteria puede variar según el medio en que crezca la bacteria.

27. CURVA DE CRECIMIENTO BACTERIANO log. nùmero de cèlulas viables TIEMPO

28. Reproducción de las bacterias por fisión binaria • Tiempo de generación o de duplicación: tiempo requerido para la duplicación • Escherichia coli cada 15 minutos • Mycobacterium tuberculosis cada 18 horas

29. METABOLISMO BACTERIANO • Crecimiento bacteriano requiere. • Materia prima • Fuente de energía : ATP • Degradación de CHO, lípidos, proteínas • Catabolismo • anabolismo

31. METABOLISMO PRODUCTOR DE ENERGIA • En los seres vivos, la utilización de la energía potencial contenida en los nutrientes se produce por reacciones de oxido-reducción. • Hay sustancias que ceden e- (dadoras) y otras que los aceptan (aceptoras). • En las bacterias de interés médico los sistemas de oxido-reducción que transforman la energía química de los nutrientes en una forma biológicamente útil, incluyen la fermentación y la respiración. • Bacterias fotosintéticas

32. Metabolismo productor de energía • Fosforilación del sustrato • Fuerza motriz protónica • La misión de la cadena transportadora de electrones es la de crear un gradiente electroquímico para la síntesis de ATP • La fosforilación más importantes para el metabolismo es la fosforilación del ADP ADP + P → ATP + H2O

33. La cadena respiratoria se realiza en las membranas de las mitocondrias de las células, o en la membrana externa de las bacterias. • Cuando los átomos de hidrógeno , electrones que provienen de ellos van hacia el oxígeno • liberan una cantidad de energía, para mover hidrogeniones (H+) de un lado al otro de las membranas.

34. Metabolismo productor de energía • Glucosa • Respiración ( aerobia, anaerobia ) • fermentación • Metabolismo de la glucosa • Vía glucolítica Emden Meyerhoff • Pentosas fosfato

35. Glucólisis

36. Rol central del piruvato en las fermentaciones

38. Respiración • CO2 y agua • Cadena de electrones • Aceptores : oxígeno ( aerobia ) nitratos, sulfatos, CO2 ( anaerobia ) ácido pirúvico : CO2 , agua ( ciclo de Krebs ) CICLO DE KREBS • Principal mecanismo en la generación de ATP • Oxidación completa de aa, CHO, ácidos grasos • Proporciona productos metabólicos para la biosíntesis de aa, lípidos, purinas y pirimidinas

39. Ciclo de Krebs

40. Vía de las pentosas fosfato • Proporciona precursores • NADPH • Enzimas transcetolasas y transaldolasas • Generan azúcares para biosíntesis o producción de energía

41. Vía de las pentosas fosfato

42. Pseudomonas Rhizobium Agrobacterium Muy pocos Gram positivos Vía de Entner-Doudoroff. Desde GAL-3P hasta Piruvato es catalizado por enzimas comunes a la vía Glicolítica.

43. Biosíntesis • Polimerización de elementos bioquímicos • Preformados en el medio, síntesis • ATP, coenzimas • Síntesis del péptidoglucano • LPS, gránulos de reserva • Ácidos nucléicos inicia con la ribosa -5- fosfato de la ruta de las pentosas

44. Los azúcares requeridos para la biosíntesis son hexosas (glucosa es la utilizada más comúnmente) y pentosas • (ribosa y desoxirribosa son componentes de los ácidos nucleicos). • La glucosa‑6‑fosfato es el compuesto clave en la síntesis de polisacáridos, al convertirse en uracilo‑difosfoglucosa (UDPG), a partir del cual se formarán las macromoléculas del peptidoglicano y los polisacáridos de reserva (almidón y glucógeno).

45. Vías biosintéticas • Glucosa-6 fosfato - polisacáridos - ácidos nucléicos - tirosina -cisteína - triptófano - lípidos

46. Fosfoenolpiruvato Glicina • Cisteína • Polisacáridos • Alanina • Lípidos • Oxalacetato Asparagina • Treonina • Pirimidinas ácidos nucléicos • Alfa cetoglutarato Lisina • Glutamina • Arginina • prolina

47. Metabolismo bacteriano y avances en el desarrollo de la Microbiología Clínica • cultivo de una bacteria en un tubo con medio líquido (preferentemente caldo con tioglicolato) algunas especies del género Clostridium

48. La mayoría de las bacterias fermentadoras de la glucosa, desarrollan las denominadas vías ácido‑mixta y/o butilenglicólica (reacción de Voges‑Proskauer). • Detección de los enzimas catalasa y citocromooxidasa. • Detección de nitrato y nitrito reductasas.

49. ¡ GRACIAS POR SU ATENCION !