NUTRICION Y FACTORES AMBIENTALES

ROSA MARIA FLORES MORENO

Nutrición

• El tipo de alimento, método por los cuales se asimila y utilizan reciben el nombre de nutrición y este tiene dos propósitos:

1. Sintetizar (construir) protoplasma 2. Abastecimiento de energía. Para esto requieren de nutrientes como sustancias orgánicas e

inorgánicas como:

{ Fuente de carbono (CO2 o carbohidratos).El origen de esta fuente de carbono sirve como criterio de

clasificación para las bacterias.

{ Fuente de N(aminoacidos, péptidos o amoniaco)

{ Iones inorgánicos (PO4: componentes celulares y energía, SO4: cisteina y metionina, Mg, K, Ca)

{ Metabolitos esenciales: sustancias esenciales que no pueden sintetizar, pero que requieren para sus constituyentes (vit. Aminoácidos, azucares, sales minerales).

{ Elementos traza: Zinc, Cobre, Manganeso, Molibdeno, Cobalto, selenio ……

{ Agua

{ Además, se necesita una fuente de energía que sirva para poder construir sus propias moléculas; el tipo de fuente de energía utilizada también sirve como criterio de clasificación.

En base a sus requerimientos nutricionales y energéticos las bacterias se pueden dividir en varios grupos:

FUENTE DE CARBONO ENERGÍA UTILIZADA

Autótrofas: la fuente de carbono es inorgánica (CO2).

Fotolitotrofas: la energía utilizada es la luz. (Ejemplo: bacterias purpúreas del azufre).

Quimiolitotrofas: la energía utilizada es la liberada en reacciones químicas. (Ejemplo: bacterias incoloras del azufre).

Heterótrofas: la fuente de carbono es orgánica.

Fotoorganotrofas: la energía utilizada es la luz.

Quimioorganotrofas: la energía utilizada es la liberada en reacciones químicas. A este grupo pertenecen la mayoría de las bacterias.

Con relación a la nutrición que presentan, las bacterias pueden ser:

Autótrofas: crean la materia orgánica que necesitan para vivir, a partir de la materia inorgánica.

Heterótrofas: crean la materia orgánica que necesitan a partir de materia orgánica que captan del medio donde viven.

Quimioorganotrofos

Fototrofos

Quimiolitotrofos

Azotobacter Klebsiella Beijierinckia Bacillus polymyxa Mycobacterium flavum Azospirillum lipoferum Citrobacter freundii Acetobacter diazotrophicus Methylomonas Methylococcus

Oscillatoria (algunas especies) Anabaena Nostoc Numerosos géneros

Alcaligenes Thiobacillus (algunas especies

Anaerobios fijadores libres. Quimioorganotrofos

Fototrofos

Quimiolitotrofos

Clostridium Desulfovibrio Desulfotomaculum

Chromatium Chlorobium Rhodospirillum Rhodopseudomonas Rhodomicrobium Rhodobacter Heliobacterium

Methanosarcina Methanococcus

Simbióticos. Plantas leguminosas

Plantas no leguminosas

Soja, guisante, trébol, etc en asociación con bacterias del género Rhizobium, Bradyrhizobium, etc.

Alnus, Myrica, Ceanothus, Comptonia, Casuarina en asociación con actinomicetos del género Frankia

• Otro criterio de clasificación de las bacterias es el medio en el que podemos encontrarlas:

• Saprófitas: bacterias que degradan materia orgánica en descomposición.

• Simbióticas: bacterias asociadas a otro ser vivo. Esta relación genera un beneficio mutuo. Un ejemplo de estas bacterias son las bacterias de la flora intestinal que producen vitamina K.

• Comensales: bacterias asociadas a otro ser vivo, sin desprenderse de esta relación , ni un beneficio, ni un perjuicio para el hospedador.

• Muchas bacterias de este tipo son bacterias oportunistas, ya que pueden causar enfermedad en el hospedador cuando sufre una depresión en el funcionamiento de su sistema inmune.

Parásitas: bacterias que sobreviven a expensas de otro ser al que causan un perjuicio. Ejemplo de este tipo de bacterias sería cualquiera de ellas que nos produzca una enfermedad.

MICROAMBIENTE NATURAL

• La producción de células en el ambiente es mucho menor que en el laboratorio, debido a algunas características del medio natural:

• Disponibilidad de nutrientes, suele ser baja.• La distribución de dichos nutrientes a lo largo del

hábitat microbiano no suele ser uniforme.• Salvo raras excepciones los microorganismos no se

encuentran en cultivos axénicos en los medios naturales, por lo que deben competir por los nutrientes.

FACTORES AMBIENTALES

Termófilos:por arriba de 55°CMesófilos: intervalos de 20-45°C Psicrófilos: crecen a 0°C

TEMPERATURA

Acidófilos: Intervalos de 2-5 Acidófilas obligadas Thiobacillus y Archaea que incluyen Sulfolobus y Thermoplasma Alcalófilos intervalos de 10-11 género Bacillus Neutrófilos intervalos de 6-8

pH

Temperatura

Tipo Rango deTemperatura

TemperaturaOptima

M.O

Psicrofilo 0 - 20 15 Algas

Mesofilo 20 - 40 38 E. coli

Termofilo 40 - 70 60 Bacillusstearothermophillus

Hipertermofilos

90 - 115 106 Thermusacuaticus

• Aerobios estrictos: los que requieren oxigeno como aceptor terminal de electrones, no proliferan en ausencia de O2. ej. Mycobacterium bovis.

• Microaerofilos: utilizan O2 a niveles muy bajos. Un 12%. No proliferen en la superficie de un medio sólido. Ej. Haemophillus suis

• Anaerobios estrictos: las que no emplean oxigeno para su metabolismo, sino qe obtienen su energía de reacciones fermentativas. Ej. Clostridium tetani

• Anaerobios aerotolerantes: pueden crecer en presencia o ausencia de oxigeno, pero la energía la obtienen por fermentación. Ej. Bacterias acidolacticas.

• Anaerobios facultativos: son bacterias que proliferan mediante procesos oxidativos, utilizando oxigeno como aceptor terminal de electrones, o en anaerobiosis, empleando reacciones de fermentación para obtener energía. Ej. Streptococcus, E. coli

Necesidades de gases

FACTORES IMPORTANTES PARA HONGOSPH

PROMEDIO 2-9

OPTIMO 5.6

TEMPERATURA

PROMEDIO 0-62 Cº

OPTIMA 22-30 Cº

GASES AEROBIOS

CONCENTRACION DE AZUCARES EN EL MEDIO 4 %

CARBONO HETEROTROFICOS

LUZ NINGUNA

• Aerobio y anaerobios facultativos• (Hollis 1948)Fusarium oxisporum sobrevive bajo

condiciones totalmente anaerobias durante 13 semanas mientras que F. eumartii pereció a las tres semanas.

• Cuando es escaso el O2 y abunda el CO2. Pyronema confluens no forma apotecios,

• Choanephora cucurbitarum crece micelialmente pero no produce esporangios. Varias especies de Mucor dan la apariencia de levadura

• 20°C – 32°C Crecen normalmente• 10°C crecimiento lento• Temperatura de congelación. Se detiene su

desarrollo.• La temperatura Puede inhibir la esporulación,

determinar el tipo de fructificación o modificar algunas características de estructuras reproductivas.

• HUMEDAD:• La humedad es un factor que debe tomarse en

cuenta ya que puede modificar el tamaño y el tipo de ciertas estructuras y el número de septas de los conidios.

• Choanephora cucurbitarum a 100% de humedad relativa produce esporangióforos pero a 95% produce conidióforos

Halófilo: discretos (1-6 %) y moderados (6-15 %) de NaCl Halotolerante: crecen en amplio rango de actividad de aguaHalófilos extremos: 17-36 % NaCl

SALINIDAD

En función de su tolerancia a ambientes con baja aw, los microorganismos que pueden crecer en estas condiciones se clasifican en halotolerantes, halófilos y xerófilos según toleren o requieran condiciones salinas o hipersalinas, respectivamente.

actividad de agua (aw)

• Es el principal componente del protoplasma bacteriano; el medio donde suceden las reacciones químicas y sus productos.

• La disponibilidad se mide por un parámetro denominado: actividad de agua (aw) o potencial de agua. Valores normales entre 0.90- 0.99.

Presión hidrostática (HHP)• Alta presión hidrostática (HHP) La razón por la que las altas presiones

inhiben el crecimiento no está clara, aunque se ha visto que se detiene la síntesis de proteínas y los procesos catabólicos (más de 100 Mpa). Esto afecta las membranas celulares y la estructura de algunas proteínas.

• La mayor parte de las bacterias de suelos y aguas dulces no crecen a presiones superiores a doscientas atmósferas, aunque existen bacterias barofilas con óptimos cerca de las 500 atmósferas, aislados de fosas oceánicas y que crecen sometidos a presiones extraordinariamente elevadas.

• Experimentos realizados sobre E.Coli muestran que es capaz de sobrevivir perfectamente a sobre presiones de 1.000 atmósferas. No obstante estas elevadas presiones provocan cambios morfológicos. Disminución de la movilidad y modificación en la multiplicación al alterar las características del ADN.

• Bacterias barotolerantes: Crecen a la presión atmosférica, pero aguantan hasta unas 500 atmósferas. Su hábitat son las aguas oceánicas, entre los 2000 y los 4000 metros de profundidad.

• Bacterias barófilas: Crecen óptimamente a más de 400 atmósferas. Podemos distinguir entre barófilas moderadas (facultativas) y barófilas extremas (obligadas):

• Las barófilas moderadas son aquellas bacterias que pueden crecer a presión atmosférica, aunque su óptimo está a unas 400 atmósferas. Habitan profundidades entre los 5000 y 7000 metros.

• Las barófilas extremas presentan óptimos de crecimiento a muy altas presiones (por encima de 600-700 atmósferas), y son incapaces de crecer a presión atmosférica. Se han llegado a aislar a más de 10000 metros de profundidad. Debido a que a esas profundidades la temperatura del agua es de sólo 2-3oC, suelen ser simultáneamente criófilas. Este tipo de bacterias está empezando a ser investigado actualmente, y su manejo es engorroso, ya que hay que cultivarlas en cámaras especiales presurizadas que suministran las altas presiones que requieren.

Crecimiento de poblaciones

• Es el aumento en el numero de células de una población.

• Velocidad de crecimiento es el cambio en el numero de células o en la masa celular, experimentado por unidad de tiempo.

• Durante el ciclo de division celular, todos los componentes se duplican.

• Tiempo de generación: es el tiempo que se requiere para que la población se duplique.

• Los tiempos de generación varían ampliamente entre las diferentes bacterias.

Ej. 1 a 3 horas, 10 min, o varios días.

Cultivo puro de bacterias en un medio liquido CURVA DE CREMIENTO

• Fase 1: de adaptación o latencia. El crecimiento de la población no inicia inmediatamente, sino después de cierto periodo de tiempo, el cual puede ser breve o largo, dependiendo de varios factores.

Fase 2: de crecimiento exponencial o logarítmico. Es la consecuencia del hecho de que cada célula se divide en dos. Las bacterias se encuentran en un estado optimo. Su velocidad esta influenciada por temperatura, nutrientes.

Fase 3: estacionaria. El medio de cultivo no se renueva, comienzan a acumularse metabolitos tóxicos, se modifica el pH, los nutrientes se agotan, la velocidad de multiplicación se retrasa y hay un equilibrio entre bacterias vivas y muertas.

Fase 4: de Muerte. Cuando continua el crecimiento en el medio de cultivo viejo se produce una inversión numérica con respecto a la fase exponencial. En este periodo son mas las bacterias muertas que las vivas, hasta que se termina con la muerte de todas.

Si son bacterias con capacidad de esporular, se produce la esporulación en esta fase.

Cultivo continuo

• El quimiostato es un aparato que se utiliza para obtener un cultivo continuo en medio renovado, permite mantener poblaciones de células en crecimiento exponencial por largos periodos de tiempo.

• Medidas indirectas del crecimiento bacteriano

cámaras de Petroff-Hausser

Medida de la masa de células:

TURBIDIMETRIA

espectrofotómetro

Recuento de viables