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Ilse Valderrama Heller, 2008
Crecimiento Bacteriano
Ilse Valderrama Heller, 2008
• FISIOLOGIA BACTERIANA– CRECIMIENTO Y RECUENTO– SUSTAMCIAS ANTIMICBROBIANAS– NUTRICION Y METABOLISMO– RECOMBINACION GENETICA
Ilse Valderrama Heller, 2008
FASES DEL CRECIMIENTO• CUANDO INTRODUCIMOS UNA POBLACION DE
MICROORGANISMOS DENTRO DE UN MEDIO DE CULTIVO LIQUIDO, CADA ORGANISMO PRESENTA CUATRO FASES DE CRECIMIENTO TIPICAS:
» FASE LAG(latencia)» FASE LOGARITMICA (LOG)» FASE ESTACIONARIA» FASE DE MUERTE.
• ESTAS CUATRO FASES FORMAN LA CURVA ESTANDAR DEL CRECIMIENTO BACTERIANO
• CRECIEMIENTO EXPONENCIAL• N° CELULAS : 1 2 3 4 8• EXPONENTE 20 21 22 23 24
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•Fase de latencia: período de adaptación , gran actividad metabólica, células no se dividen (min-horas )
•Fase exponencial o logarítmica (log): aumento regular de la población que se duplica a intervalos regulares de tiempo (G). •Los Bllactamicos actuan en esta fase
Fase estacionaria: cese del crecimiento por agotamiento de nutrientes, por acumulación de productos tóxicos, etc.N|°cel.nuevas=n°cel.que mueren
Fase de declinación o muerte: el número de células que mueren es mayor que el número de células que se dividen.↓cel. viables
Las propiedades de un microorganismo dependerán de la fase de la curva en que se encuentren (la producción de antibióticos se lleva a cabo en la fase estacionaria).
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MEDIDAS DEL CRECIMIENTO MICROBIANO:
• se mide siguiendo los cambios en el numero de celulas o el peso de la biomasa celular.
• el cálculo del número de células que existen en una suspensión se puede llevar a cabo mediante el recuento celular (microscopía, número de colonias), masa celular (peso seco, medida del nitrógeno celular, turbidimetría) o actividad celular (grado de actividad bioquímica en relación al tamaño de la población). todos estos métodos se clasifican en dos apartados: métodos directos y métodos indirectos.
• recuentos pueden clasificarse en:
– directos e indirectos
– viables o totales• existen diversos métodos tales como:
– recuento directo al microscopio– recuento en placas– método de las diluciones– turbidimetría– numero mas probable– filtración
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SALES DE TETRAZOLIUM
VIABLES
FILTRO MEMBRANA
BREED
PETROFHAUSSEN
EPIFLUORESCENCIA
TOTALES
DIRECTOS
NMP RECUENTO EN PLACA
VIABLES
INDIRECTOS
RECUENTOS
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DILUCIONESDILUCIONES:
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SUSTANCIAS SUSTANCIAS ANTIMICROBIANASANTIMICROBIANAS
• AGENTE ANTIMICROBIANO: SUSTANCIA QUIMICA QUE DESTRUYE O INHIBE LA PROLIFERANCION DE LOS MICROORGANISMOS– PRODUCTO NATURAL– SINTESIS QUIMICA
• PRODUCTO NATURAL: ANTIBIOTICOS LOS CUALES EN SU MAYORIA SON PRODUCIDOS POR MICROORGANISMOS.
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EFECTO BACTERIOSTATICOEFECTO BACTERIOSTATICO• SE OBSERVA CUANDO SE INHIBE SE OBSERVA CUANDO SE INHIBE
LA PROLIFERACION PERO NO LA PROLIFERACION PERO NO TIENE LUGAR LA MUERTE TIENE LUGAR LA MUERTE CELULAR.CELULAR.
• UN AGENTE BACTERIOSTATICO:UN AGENTE BACTERIOSTATICO:
– INHIBE LA SINTESIS DE INHIBE LA SINTESIS DE PROTEINASPROTEINAS
– ACTUA UNIENDOSE A LOS ACTUA UNIENDOSE A LOS RIBOSOMASRIBOSOMAS
– PUEDE ACTUAR EL EFECTO PUEDE ACTUAR EL EFECTO DILUCIONDILUCION
– EJEMPLO:EJEMPLO:
– Streptomicina, Tetraciclina, Streptomicina, Tetraciclina, CloramfenicolCloramfenicol
– Tetraciclinas y estreptomicinas Tetraciclinas y estreptomicinas ((30S30S)
– Cloramfenicol (50S)
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AGENTES BACTERICIDASAGENTES BACTERICIDAS• EVITAN LA EVITAN LA PROLIFERACIONPROLIFERACION E E
INDUCEN LA MUERTE, PERO NO INDUCEN LA MUERTE, PERO NO TIENE LUGAR LA LISIS O TIENE LUGAR LA LISIS O RUPTURA CELULAR.RUPTURA CELULAR.
• SE UNEN MUY SE UNEN MUY INTIMAMENTEINTIMAMENTE CON CON SUS BLANCOS CELULARES Y NO SUS BLANCOS CELULARES Y NO PUEDEN ELIMINARSE POR PUEDEN ELIMINARSE POR DILUCIÓN.DILUCIÓN.
• SON EJEMPLO DE ESTOS SON EJEMPLO DE ESTOS AGENTES LOS AGENTES LOS METALES METALES PESADOS.PESADOS.
• Ejemplos:Ejemplos:
• Ácido Nalidíxico, RifampicinaÁcido Nalidíxico, Rifampicina
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AGENTES BACTERIOLITICOSAGENTES BACTERIOLITICOS• INDUCEN LA MUERTE POR INDUCEN LA MUERTE POR LISIS LISIS
CELULAR.CELULAR.
• ESTO SE OBSERVA EN LA ESTO SE OBSERVA EN LA DISMINUCION DEL DISMINUCION DEL NUMERO DE NUMERO DE CELULASCELULAS O EN LA O EN LA TURBIDEZTURBIDEZ, , DESPUES QUE SE AGREGA EL DESPUES QUE SE AGREGA EL BACTERIOLITICOBACTERIOLITICO
• PENICLINAPENICLINA : SINTESIS DE PARED : SINTESIS DE PARED
• AGENTES QUE ACTUAN A AGENTES QUE ACTUAN A NIVEL NIVEL DEDE MEMBRANAMEMBRANA: KOH, ALCOHOLES, : KOH, ALCOHOLES, DETERGENTESDETERGENTES
• Inhibición de la síntesis de la pared Inhibición de la síntesis de la pared celular: celular:
• Cicloserina, PenicilinaCicloserina, Penicilina
• Alteración de la permeabilidad de la membrana:
• Anfotericina B, Polimixina, Nistatina
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AGENTES : AGENTES : quimioterapeúticosquimioterapeúticos
• TOXICIDAD SELECTIVA:TOXICIDAD SELECTIVA: EL AGENTE ES MAS EL AGENTE ES MAS EFECTIVO CONTRA EL MICROBIO QUE CONTRA EFECTIVO CONTRA EL MICROBIO QUE CONTRA EL HUESPED ANIMAL O VEGETAL.EL HUESPED ANIMAL O VEGETAL.
• CUANDO OCURRE LO ANTERIOR EL AGENTE CUANDO OCURRE LO ANTERIOR EL AGENTE RECIBE EL NOMBRE DE RECIBE EL NOMBRE DE QUIMIOTERAPEUTICOQUIMIOTERAPEUTICO..
• EL EFECTO DE UN AGENTE ANTIMICROBIANO SE EL EFECTO DE UN AGENTE ANTIMICROBIANO SE PUEDE ESTUDIAR CON LA AYUDA DE:PUEDE ESTUDIAR CON LA AYUDA DE:– CONCENTRACION MINIMA INHIBITORIA CMICONCENTRACION MINIMA INHIBITORIA CMI– ANTIBIOGRAMAANTIBIOGRAMA– ESPECTRO DE ACCION
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CMI
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ANTIBIOGRAMA
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Zona de Inhibición Sensibilidad de la cepa
0 a 10mm de diámetro Resistente
10 a 15mm de diámetro Medianamente resistente
15 a 25mm de diámetro Sensible
25mm o más de diámetro Muy sensible
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• Resistencia Antibiótica•Natural o Adquirida •Cromosómica o Plasmídica•(Transposones)
•Mecanismos de Resistencia:•Trastornos de la Permeabilidad•Alteraciones del Sitio Blanco •Hidrólisis Enzimática
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EFECTO DE LOS FACTORES AMBIENTALES EFECTO DE LOS FACTORES AMBIENTALES SOBRE EL CRECIMIENTOSOBRE EL CRECIMIENTO
• No todos los microorganismos responden de la misma manera a los factores ambientales, lo que para unos puede ser beneficioso para otros es perjudicial
• Los requerimientos para el crecimiento microbiano se Los requerimientos para el crecimiento microbiano se pueden dividir en dos categoríaspueden dividir en dos categorías:
• FISICOSFISICOS:: QUIMICOSQUIMICOS::– TEMPERATURATEMPERATURA AGUAAGUA– pHpH FUENTE DE C Y DE NFUENTE DE C Y DE N– PRESION OSMOTICAPRESION OSMOTICA SUSTANCIAS MINERALESSUSTANCIAS MINERALES
OXIGENOOXIGENOFACTORES ORGANICOS FACTORES ORGANICOS DE CRECIMIENTO DE CRECIMIENTO
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TEMPERATURAS CARDINALES: Tº MAXIMA, Tº OPTIMA Y Tº MINIMA
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REQUERIMIENTOS FISICOSREQUERIMIENTOS FISICOS
• de acuerdo al rango de temperatura tenemos :de acuerdo al rango de temperatura tenemos :• psicrofilos, mesofilos y termofilospsicrofilos, mesofilos y termofilos..
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pH:pH:acidófilos(0 y 5.5ph)acidófilos(0 y 5.5ph), , alcalófilos(8.5y11.5)alcalófilos(8.5y11.5) y y neutrofilos(5.5 y 8.0)neutrofilos(5.5 y 8.0)
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DISPONIBLIDAD DE AGUA • Todos los organismos requieren Todos los organismos requieren
H2O para vivir. H2O para vivir. • Halófilos:Halófilos: microorganismos que microorganismos que
viven en altas concentraciones viven en altas concentraciones de sales.de sales.algunas bacterias se algunas bacterias se han adaptado muy bien a han adaptado muy bien a ambientes con altas ambientes con altas concentraciones de sal (nacl): concentraciones de sal (nacl): – halotolarentes,(toleran halotolarentes,(toleran
conentraciones de nacl) y losconentraciones de nacl) y los– halófilas ( requieren nacl halófilas ( requieren nacl
para su crecimiento, para su crecimiento, moderados(6-15%) y moderados(6-15%) y extremos(15-30% nacl).extremos(15-30% nacl).
• OsmófilosOsmófilos: microorganismos que : microorganismos que viven en altas concentraciones viven en altas concentraciones de azúcares.de azúcares.
XerófilosXerófilos: microorganismos que : microorganismos que viven en ambientes secos. viven en ambientes secos.
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Crecimiento aeróbico y anaerobico
• Crecimiento de algunas bacterias depende de la presencia de oxigeno (aerobias y facultativas)
• Otras mueren (anaerobicas)• La utilizacion de O2 genera productos
toxicos como superoxido y H2O2• Algunos mo aerobios y facultativos poseen
enzimas superoxido dismutasa y catalasa para detoxificar estos productos
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Presencia de O2
Aerobios Anaerobios(ausenciaO2)
MicroaerofilosRequiere(1-15%)
ObligadosO2(21%)
AerotolerantesNo requieren
crecen peor en O2
Extrictos, obligadosO%, letal
FacultativosNo requieren crecen mejor
en presencia de O2
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RADICALES LIBRES SUPEROXIDORADICALES LIBRES SUPEROXIDO
Enzimas que actúan sobre especies moleculares derivadas del oxigeno
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FISIOLOGIA CELULAR
ESTUDIA LOSPROCESOS VITALES DE
LA CELULA MICROBIANA
SE AGRUPAN EN TRES FUNCIONES
VITALES QUE SON:
NUTRICION RELACION REPRODUCCION
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Nutrientes1- Fuente de energía luz
química2- Macronutrientes
H KO MgC NaN 95% CaS FeP
3- Micronutrientes (elementos traza)Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, Se, W
4- Factores de crecimiento•Vitaminas•Purinas y pirimidinas•Aminoácidos
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Todos los organismos
Quimiotrofos Fototrofos
QuimioorganotrofosQuimiolitotrofos
Fotoheterotrofos FotoautotrofosMixotrofosQuimiolitotrofos
DIVERSIDAD METABÓLICADIVERSIDAD METABÓLICA
Fuente de Energía: Comp. Químicos Fuente de energía: luz
C = CO2 C = orgánico C = CO2 C = orgánico
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Tipos nutricionalesFUENTE DE ENERGIA FUENTE DE CARBONO
FOTOTROFOS LUZ
QUIMIOTROFOS QUIMICA
AUTOTROFOS
CO2
HETEROTROFOS
COMPUESTOS ORGANICOS
FUENTE DE ENERGIA FUENTE CARBONO
Fotoautrotofos Luz CO2
Fotoheterótrofos Luz Compuestos orgánicos
Quimioautotrofos Química CO2
quimioheterotrofos Química Compuestos orgánicos
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METABOLISMOMETABOLISMO
Visión simplificada
del metabolismo celular
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5.ensam blaje
4. polim erización
3.biosíntesis
2.reacciones catabólicas
1.m ecanism os de entrada
etapas del m etabolism o
ANABOLISM Osíntes is
CATABOLISM Odeg radación
M ETABOLISM OActividades
relación, nutrición y reproducción
ATPfosforila. n. sustrato
quim iosm osis
Poder reductorrxn redox
NADNADP
REQUERIM IENTOSm ateriales(nutrientes)
fuerza conductora(ATP y poder reductor)plan (organización)
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Respiración anaerobia
láctica alcoholica
Ferm entación
M ET ABOLISM OANAEROBIO
12 m etabolitos precursoresAT P
Poder reductor
Respiración aerobiaglicolisis
ciclo Krebsruta pentosa fosfato
M ET ABOLISM OAEROBIO
M ET ABOLISM O
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Mecanismos de obtención energía
quimioheterotrofos autrotofos
quimioautrotofos fotoautrotofosFermentación respiración
Fotosíntesis oxigenica
Fotosíntesis anoxigenica
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ADP + Pi + E ATP + H2O
Generación de ATPGeneración de ATP
• 1.- Fosforilación a nivel de sustrato
• 2.- Fosforilación oxidativa (Transporte de electrones):
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FLUJO ENERGETICO Y DE CARBONOFLUJO ENERGETICO Y DE CARBONO ALTERNATIVAS DE GENERACION DE LA ENERGÍA
1. Respiración aeróbica
Comp. orgánicoComp. orgánico
NO3-
CO2
CO2
ATP
BiosíntesisO2
Flujo de e- Flujo de C
2. Respiración anaeróbica
Comp. orgánicoComp. orgánico
ATP Biosíntesis
S0 SO4-2 aceptores orgánicos de e-
Flujo de e- Flujo de C
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3. Metabolismo quimiolitotrófico
NO3-
CO2
ATP
BiosíntesisS0 SO4-2 O2
Flujo de e- Flujo de C
4. Metabolismo fototrófico
LUZ ATP + CO2 BIOSINTESIS
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I . CATABOLISMO I . CATABOLISMO
DE CARBOHIDRATOSDE CARBOHIDRATOS
Visión general de la respiración y la fermentación
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Resumen de la respiración aeróbica en procariontes
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Catabolismo de proteínas, carbohidratos y lípidos
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FermentaciónFermentación
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FERMENTACION
a) Utiliza una fuente de energía en ausencia de un aceptor externo de electrones
b) El donador de e se oxida por completo y después de algunos intermedios queda reducido
TIPOS DE FERMENTACIONES
a) F. Alcohólica hexosa CO2 + etanol Levaduras Zymomonas
b) F. Homolactica hexosa ac. láctico Streptococcus Lactobacillus
c) F. Heterolactica hexosa ac. láctico Leuconostoc
etanol, CO2
d) F. Propiónica lactato Propionato Propionibacterium
(acetato, CO2) Clostridium propionicum
e) F. Ac. mixta hexosa Butanol Enterobacterias
2,3 butanodiol E. Coli, Shigella
acetato, formato, lactato, succinato Salmonella
) f) F. Ac. butírica hexosa Butirato Clostridium butiricum
Acetato, H2 + CO2
g) F. Butanólica hexosas butanol Clostridium butiricum
Acetato, acetona, etanol
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GENETICA MICROBIANAGENETICA MICROBIANA• los procesos moleculares responsables de la los procesos moleculares responsables de la
proliferacion celular pueden dividirse en diversos proliferacion celular pueden dividirse en diversos estadios tales como los que siguen.estadios tales como los que siguen.
• replicacionreplicacion
• transcripcióntranscripción
• traduccióntraducción
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LA INFORMACION CONTENIDA EN EL LA INFORMACION CONTENIDA EN EL DNA ES EL PLAN MAESTRO DEL DNA ES EL PLAN MAESTRO DEL
METABOLISMO.METABOLISMO. LA INFORMACION GENETICA PASA LA INFORMACION GENETICA PASA DEL DNA AL RNA QUE DIRIGE LA DEL DNA AL RNA QUE DIRIGE LA SINTESIS DE PROTEINAS. SINTESIS DE PROTEINAS. POR LO POR LO TANTO EL DNA DIRIGE TODO EL TANTO EL DNA DIRIGE TODO EL METABOLISMO.METABOLISMO.
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Los RNAm en procariontes son policistrónicos, lo cual no ocurre en eucariontes
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REPLICA EN PLACA: TECNICA PARA IDENTIFICAR Y AISLAR CEPAS
MUTANTES
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Mutantes auxotroficas, que desarrollan un requerimirnto nutricional por mutación
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PRUEBA DE AMES• determina, por selección directa, la capacidad de un compuesto
mutagénico para producir reversiones, mutaciones que revierten la mutación original, produciendo una auxotrofia y permitiendo a la cepa crecer en ausencia de histidina.
• se mezcla el compuesto químico a evaluar con hígado de rata macerado, una fuente rica en enzimas que convierten algunos compuestos químicos inocuos en carcinógenos.
• Si un compuesto químico da negativo en la prueba de Ames, probablemente será inocuo.
• Si es positivo, es con certeza mutagénico y probablemente carcinógeno.
• Aproximadamente, el 90% de los compuestos químicos que se dan como mutagénicos en la prueba de Ames, también son carcinógenos en las posteriores pruebas con animales.
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PRUEBA DE AMES
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Intercambio genético
• Conjugación
• Transformación
• transducción
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PROCESO CONJUGACION
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FIJACION DNA LIBRE
PASO DE CADENA DNA
CADENA SIMPLE SE RECOMBINA CON REGIONES HOMOLOGO DEL DNA BACTERIANO
CELULA TRANSFORMADA
TRANSFORMACION
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Transducción generalizada, particulas con DNA hospedador
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FAGOS TEMPERADOS O LISOGENICOS
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Ciclo lítico
• Fijación
• Penetración
• Eclipse
• Ensamblaje
• Liberación
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Ilse Valderrama Heller, 2008
¡Muchas gracias por su atención!