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• Fernanda Argomedo

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ESTRUCTURA BACTERIANA MsC. David Zavaleta Verde

Si la vida microbiana no hubiera evolucionado, ¿estaríamos hoy aquí?

LUCA

Bacterias verdes del azufre

Cyanobacteria

PROCARIOTAS

Esquema de E. coli

Cápsula

Streptococcus pneumoniae-cápsula

Plasmidos

Flagelos en bacterias

Fimbrias y pilli

Esporas de resistencia

PROPIEDADES

NUTRICIÓN BACTERIANA MsC. David Zavaleta Verde

Antes que una célula se divida, deben ocurrir muchas reacciones químicas, denominadas metabolismo Biología de los microorganismos, Brock

1. De acuerdo al tipo de carbono que usa para su masa celular:

Tres formas de agrupar al metabolismo microbiano

Autótrofo

Heterótrofo

Mixótrofo

• El carbono se obtiene del dióxido de carbono (CO2)

• El carbono se obtiene de compuestos orgánicos.

• El carbono se obtiene tanto de compuestos orgánicos como fijando el dióxido de carbono.

2. De acuerdo al compuesto que oxidan para obtener energía:

Litotrofo

• Los equivalentes reductores se obtienen de compuestos inorgánicos

Organotrofo

• Los equivalentes reductores se obtienen de compuestos orgánicos

3. La forma en la que el organismo obtiene la energía :

Quimiotrofo

Fototrofo

• La energía se obtiene de compuestos químicos externos.

• La energía se obtiene de la luz.

En la práctica, estos términos se combinan casi libremente. Los ejemplos típicos son como sigue:

TIPO DE METABOLISMO

Quimiolitoautótrofos

Quimiolitoheterótrofos

DESCRIPCIÓN

MICROORGANISMOS

Obtienen energía de la oxidación de compuestos químicos inorgánicos y el carbono de la fijación del dióxido de carbono.

bacterias nitrificantes, bacterias oxidantes del azufre, bacterias oxidantes del hierro, bacterias oxidantes del hidrógeno.

Obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos, pero no pueden fijar el dióxido de carbono.

algunos Nitrobacter spp., Wolinella (con hidrógeno como equivalente reductor), algunas bacterias oxidantes del hidrógeno.

TIPO DE METABOLISMO

DESCRIPCIÓN

MICROORGANISMOS

Fotolitoautótrofos

Obtienen energía de la luz y el carbono de la fijación del dióxido de carbono, usando compuestos inorgánicos como equivalentes reductores.

Cyanobacteria (agua como equivalente reductor), Chlorobiaceae, Chromaticaceae (sulfuro de hidrógeno), Chloroflexus (hidrógeno).

Quimioorganoheterótrofos

Obtienen energía, carbono y equivalentes reductores para las reacciones biosintéticas de compuestos orgánicos.

La mayoría de las bacterias, como Escherichia coli, Bacillus spp., Actinobacteria.

Fotoorganotrofos

Obtienen energía de la luz y el carbono y los equivalentes reductores para las reacciones biosintéticas de compuestos orgánicos. Algunas especies son terminantemente heterótrofas, pero muchas otras pueden también fijar el dióxido de carbono y son mixótrofas.

Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Rhodomicrobium, Rhodocyclus, Heliobacterium, Chloroflexus (alterna con fotolitoautotrofía con hidrógeno).

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Química celular y nutrición: Organismos diferentes necesitan nutrientes diferentes y no en las mismas cantidades (Brock 2014)

Macronutrientes

Micronutrientes

Además de agua (70 – 80% del peso húmedo), una célula está conformado por macromoléculas:

Una célula individual de E. coli, pesa 10-12g.

MEDIOS DE CULTIVO

Es una solución nutritiva que se usa para cultivar microorganismos:

DEFINIDOS

TIPOS DE MEDIOS

COMPLEJOS

•Enriquecido •Selectivo •Diferencial

Agar sangre Agar S-S TSI

REPRODUCCIÓN - CRECIMIENTO CURVA DE CRECIMIENTO

El crecimiento (aumento en el numero de células) es el resultado de la división celular y es el proceso definitivo en la vida de una célula microbiana.

Conocer como crecen las bacterias nos sirve para diseñar métodos con los que controlar el crecimiento microbiano.

Bacillus subtilis, se forma un septo sin constricción de la pared celular, mientras que en Caulobacter, bacteria que se reproduce por gemación, se produce constricción, pero no se forma el septo.

LAS PROTEÍNAS Fts (filamentous temperature sensitive proteins)

ZipA es un anclaje para FtsZ, FtsI es una proteína de biosíntesis del peptidoglicano (proteínas de unión a la penicilina), FtsK participa en la separación de los cromosomas, y FtsA es una ATPasa.

En una célula de E. coli se polimerizan unas 10.000 moléculas de FtsZ para formar el anillo

The MinCDE system Las proteínas MinC, MinD y MinE interaccionan para guiar a FtsZ hasta el punto medio.

La espiral de MinD inhibe la división celular al impedir que se forme el anillo FtsZ.

Las proteínas Min aseguran que el divisoma se forma solamente en el centro de la célula y no en los polos.

A medida que la célula se constriñe, el anillo FtsZ empieza a despolimerizarse y desencadena el crecimiento hacia dentro de los materiales de la pared.

La proteína MreB Principal factor determinante de la forma de las bacterias

MreB forma una hélice de filamentos alrededor del interior de la célula, justo por debajo de la membrana citoplasmática.

MreB define la forma de la célula mediante la incorporación de otras proteínas que actúan en el crecimiento de la pared celular agrupándose para seguir un patrón específico.

(b) Micrografías de las mismas células de Bacillus subtilis. Izquierda, contraste de fases; derecha, fluorescencia. Las células contienen una sustancia que hace que la proteína MreB emita fluorescencia, que aquí se ve como un blanco brillante.

BIOSÍNTESIS DE PEPTIDOGLICANO

El bactoprenol es un alcohol C55 hidrófobo que se une a un Nacetilglucosamina/ácido N-acetilmurámico/pentapéptido, precursor del peptidoglicano.

*autolisinas, actúan hidrolizando

En las bacterias gramnegativas como Escherichia coli, los puentes se forman entre el ácido diaminopimélico (DAP) de un péptido y la d-alanina del péptido adyacente.

CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES

CRECIMIENTO EXPONENCIAL

patrón de crecimiento de población, en el que el número de células se duplica a intervalos constantes de tiempo.

Los gráficos semilogarítmicos también son útiles para estimar tiempos de generación de un cultivo a partir de datos de crecimiento, ya que los tiempos de generación se pueden inferir directamente del gráfico,

Existe una relación fija entre el número inicial de células de un cultivo y el número presente tras un período de crecimiento exponencial, y esta relación se puede expresar como:

El tiempo de generación (g) de la población con crecimiento exponencial es t/n, donde t es la duración del crecimiento exponencial expresada en días, horas o minutos.

𝑔 = 𝑡/𝑛 𝑁 = 𝑁0 2𝑡/𝑔

PROBLEMA: Calcule n y g

La pendiente es igual a:

0,301 n/t (o 0,301/g). - La pendiente (0,301/g) se llama velocidad específica de crecimiento, y se abrevia k.

- velocidad de división y abreviada v, sus unidades son la inversa de las horas (h-1) :

v = 1/g o (3.3k). Representa el número de generaciones por hora de crecimiento

PROBLEMA: Si en 8 horas un cultivo con crecimiento exponencial aumenta de 5 × 106 células/ml a 5 × 108 células/ml, calcule g, n, v y k

EL CICLO DE CRECIMIENTO DE UNA POBLACIÓN

MEDIDA DEL CRECIMIENTO MICROBIANO

Medidas del Crecimiento Microbiano

Recuento de células

Recuento por microscopía

Recuento de células viables

Concentración de componentes celulares

Espectrofotometría

Recuento por microscopía Se pueden hacer recuentos microscópicos en muestras secas sobre portaobjetos o en muestras líquidas.

Recuento de células viables

cada célula viable crecerá y se dividirá para formar una colonia, de manera que el número de colonias refleja el número de células.

El recuento en placa puede ser muy poco fiable cuando se usa para evaluar el número total de células en muestras naturales como suelo y agua.

Espectrofotometría

Como la masa celular es proporcional al número de células, se puede usar la turbidez para estimarlo. Cuantas más células hay, más se dispersa la luz y más túrbida es la suspensión. La unidad de turbidez es la densidad óptica (DO) a la longitud de onda especificada, por ejemplo DO540 para mediciones a 540 nm

No obstante, si no se rebasan estos límites las mediciones turbidimétricas dan valores muy precisos del número de células o del peso seco.

PROBLEMA:

Se tiene los resultados del recuento de colonias en (UFC/ml) de una población de E. coli, determine su ciclo de crecimiento, y calcule g, n, v y k para la fase exponencial.

TIEMPO

UFC/ml

0

6.1 x 106

2

8.2 x 106

4

4.0 x 109

6

8.8 x 1011

8

2.3 x 1013

10

9.3 x 1015

12

8.5 x 1015

14

9.5 x 1014

16

7.1 x 1012