Fisiología Bacteriana

Prof: José Amaro Suazo6:41

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

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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

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Metabolismo bacteriano

METABOLISMO

• 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

Catabolismo (energía)

Anabolismo (comp. cel.)

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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.

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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

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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 FosforilaciónOxidativa

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Balance energético

Fermentación:- Aceptor final de e- compuesto orgánico- 1 glucosa/2 ATP

Respiración: - Aceptor final de e- compuesto inorgánico- 1 glucosa/38 ATP

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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.

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NUTRIENTES

METABOLISMO

BIOSÍNTESIS

ENERGÍA

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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.

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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

Quimioheterotrofaso Heterotrofas

Química Compuesto orgánicos: glucosa

La mayoría de bacterias

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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

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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

Requerimientos físicos y químicos

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Tipo de bacteria

CrecimientoPosesión de

catalasa y SODVía metabólica Ejemplos

Aerobio Anaerobio

Aerobia estricta + - +

Respiración M tuberculosis

Anaerobia estricta - + -

Fermentación Clostridium spp

Facultativa+ + +

Respiración/

fermentación

E. coli

Indiferente/

aerotolerante+ + +

Fermentación S pneumoniae

Microarófila (+) + (+) Fermentación H pylori

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Tipo Rango de

Temperatura

Temperatura

OptimaM.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

Temperatura

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A. Acidófilos

B. Neutrófilos

C. Alcalófilos

pH

Requerimientos físicos y químicos

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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 actividadosmótica dentro de la célula bacteriana es superior a la concentración del exterior celular, a excepción de Mycoplasma la mayoría tiene tolerancia osmótica.

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CURVA DE CRECIMIENTO BACTERIANO

* Cultivo puro de bacterias en un medio líquido6:42

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)6:42

Estudio cualitativo

• Medios líquidos:

Turbidez

• Medios sólidos:

Colonias

CRECIMIENTO BACTERIANO:

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1: alfa-hemólisis

alfa-hemólisis

Cultivo cofluente

Colonias aisladas

beta-hemólisis

2: beta-hemólisis

Colonias aisladas

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MEDIOS DE CULTIVO: CLASIFICACION

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MEDIOS DE CULTIVO: CLASIFICACION

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