Metabolismo Bacteriano

Fisiología Bacteriana
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Prof: José Amaro Suazo
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
Anabolismo (comp. cel.)
Catabolismo (energía)
• 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
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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 Fosforilación
Oxidativa
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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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METABOLISMO
NUTRIENTES
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
Quimioheterotrofas
o Heterotrofas
Química
Compuesto orgánicos: La mayoría de
glucosa
bacterias
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Pocas bacterias
Requerimientos físicos y químicos
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
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Requerimientos físicos y químicos
 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
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Tipo de
bacteria
Aerobia
estricta
Anaerobia
estricta
Facultativa
Crecimiento
Aerobio
+
Anaerobio
-
-
+
+
+
Posesión de
catalasa y SOD
+
-
+
Indiferente/
aerotolerante
+
+
+
Microarófila
(+)
+
(+)
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Vía metabólica
Ejemplos
Respiración
M tuberculosis
Fermentación
Clostridium spp
Respiración/
fermentación
E. coli
Fermentación
S pneumoniae
Fermentación
H pylori
Requerimientos físicos y químicos
Temperatura
Tipo
Rango de
Temperatura
Temperatura
Optima
M.O
Psicrofilo
0 - 20
15
Algas
Mesofilo
20 - 40
38
E. coli
Termofilo
40 - 70
60
Bacillus
stearothermophillus
Hipertermofilos
90 - 115
106
Thermus acuaticus
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Requerimientos físicos y químicos
pH
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A.
Acidófilos
B.
Neutrófilos
C.
Alcalófilos
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 actividad
osmótica 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 líquido
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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:
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- Enriquecidos (caldo selenito para Salmonella)
- De enriquecimiento (agar sangre, agar chocolate)
- Selectivos (agar Salmonella-Shiguella, antibioticos)
- Diferenciales (TSI, Citrato)
CRECIMIENTO BACTERIANO:
Estudio cualitativo
• Medios líquidos:
Turbidez
• Medios sólidos:
Colonias
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1: alfa-hemólisis
Colonias aisladas
alfa-hemólisis
Cultivo cofluente
2: beta-hemólisis
Colonias aisladas
beta-hemólisis
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MEDIOS DE CULTIVO: CLASIFICACION
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MEDIOS DE CULTIVO: CLASIFICACION
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