TEMA 4. NUTRICIÓN Y CONDICIONES DE CRECIMIENTO BACTERIANO TEMA 5: REPRODUCCIÓN BACTERIANA, CURVA Y CRECIMIENTO Introducción 80 % de agua 20 % de peso seco: Proteínas Ácidos Nucleicos Polisacáridos Lípidos Peptidoglucano Otros compuestos de peso molecular mas bajo Nutrientes Substancias necesarias para asegurar supervivencia. Proveen energía y elementos necesarios para síntesis de estructuras celulares. Ingreso por absorción. Viabilidad: capacidad de reproducción. Nutrientes esenciales o Básicos Asimilables por simple difusión o por transporte activo Agua Fuentes de Carbono Compuestos de nitrógeno Fósforo (fosfatos inorgánicos) Otros nutrientes Iones potasio Iones Magnesio Factores de Crecimiento u orgánicos Vitaminas Aminoácidos Oligoelementos Hierro Cobre Cobalto Factores Estimulantes Influyen en el proceso de crecimiento. No son imprescindibles. En presencia de factores estimulantes crecen mas rápido y mejor. Categorías Nutritivas Fuente de Carbono Carbono inorgánico: dióxido de carbono autótrofas o litótrofas Carbono orgánico: Heterótrofas u organótrofas Fuente de Energía Fotótrofas: Luz Quimiótrofas: energía suministrada por ATP Clasificación de las Bacterias según fuentes de Carbono Tipos Nutricionales Tipos Nutricionales Tipos Nutricionales Categorías Nutritivas Crecimiento Bacteriano Es el incremento ordenado de todos los componentes de un organismo. Es de tipo exponencial. Se produce cada 30 min. Crecimiento Bacteriano Aumento de número (no de tamaño) Multiplicación bacteriana: fisión simple o binaria Elongación Auto duplicación de ADN cromosómico Tabicado central Invaginación membrana celular Síntesis de pared Tiempo de generación Tiempo requerido para que una célula se divida en dos Distintiva de cada especie Puede influirse por factores estimulantes Varían de 20 minutos (Escherichia coli) hasta 24 horas Crecimiento Exponencial Curva de Crecimiento Bacteriano •Bacteria en medio adecuado •Gráfico de coordenadas: número de bacterias (logaritmo) versus lapso de tiempo. •Distinta para cada bacteria •En todas se identifican cuatro etapas Curva de Crecimiento Bacteriano Fase de Latencia El número de microorganismos no varía Adaptación al medio, producción de enzimas Tiempo variable: entre una hora a días. Tamaño relativo aumentado por división Fase exponencial o de crecimiento logarítmico Relación casi lineal entre el tiempo y el número de elementos. Actividad metabólica incrementada Depende del tiempo de generación de cada bacteria Los antimicrobianos son mas activos Puede haber variaciones entre el crecimiento in vitro e in vivo. Fase Estacionaria En determinado punto el crecimiento disminuye La población no aumenta Células nuevas reemplazan a las células muertas Actividad metabólica mas lenta Células en animación suspendida Producción de metabolitos secundarios Antibioticos Toxinas Fase de Esporogenesis para las especies productoras de esporas Fase de declinación o muerte Recuento de células disminuye sensiblemente El numero de células muertas supera al número de células vivas Acumulación de productos tóxicos Disminución de nutrientes Aparición rápida : autolimitar diseminación infecciones Técnicas para determinar el número y viabilidad de las células Contar al microscopio el número de células en un volumen conocido Establecer el número de células por turbidimetria Recuento de elementos viables por cultivo (Unidad Formadora de Colonias o UFC) Efecto de la Temperatura Temperatura mínima de crecimiento Temperatura óptima de crecimiento Temperatura máxima de crecimiento Sicrófilos Requieren bajas temperaturas 15 – 20 ºC La mínima puede ser muy baja Bacterias en el fondo del mar y en los polos Mesófilos Rango de temperaturas: 25 – 40 ºC Temperatura óptima: 37 ºC ± 1 ºC Agentes que afectan al hombre y los animales Termófilos Toleran altas temperaturas Temperatura óptima: 55 ºC Temperatura máxima: 80 ºC o mas. Temperatura Condiciones de pH pH : Potencial Hidrógeno. Va desde 0 a 14. pH < 6,5 ácido pH > 7,5 básico o alcalino pH 6,5 – 7,5 neutro Mas adecuado para crecimiento bacteriano Bacterias que crecen hasta pH 4 Acidófilas (Por ejemplo: Lactobacillus) Vibrio cholerae : medio alcalino Presión Osmótica Los solutos (sales y azúcares) disueltos se desplazan a zonas de menor concentración. El agua se desplaza a zonas de mayor concentración de solutos Una presión osmótica alta causa pérdida de agua y plasmólisis de la célula Halófilas: bacterias que toleran altas concentraciones salinas Halófilas facultativas : toleran hasta un 2 % de sales Condiciones atmósféricas Potencial de óxido-reducción o Redox (Eh) Respiración bacteriana : reacciones de óxidoreducción, en cadena El aceptor final de electrones o hidrogeniones es variable Oxígeno Aerobios Requieren oxígeno, aceptor final de hidrógeno Formación de H2O y CO2 Producción de enzima Catalasa : desdoblamiento del Peróxido de hidrógeno (H2O2) en H2O y oxígeno Prueba de Catalasa para diferenciar microroganismos (Staphylococcus de Streptococcus) Anaerobios Viven en ausencia de oxígeno atmosférico Aceptor final de hidrógeno : compuesto inorgánico (NO3 o SO4) Fermentación: la fuente de carbono provee energía, el donador de hidrógeno y el aceptor final (un compuesto orgánico como ácidos o alcoholes) Muy frecuente en microorganismos orales Anaerobios Anaerobios obligados: no utilizan O2 Anaerobios moderados: toleran de un 2 a un 8 % de O2 Anaerobios aerotolerantes: sobreviven un tiempo en presencia de O2 Anaerobios facultativos: aceptan indistintintamente una situación u otra Microaerófilos Requieren bajas concentraciones de O2 para crecer Utilizan el O2 como fuente de energía pero a concentraciones < 15 % Susceptibles a radicales superóxido Enzima Superóxido Dismutasa (SOD) : transforma radicales superóxido en H2O2 Capnofilas: desarrollan mejor con concentraciones de CO2 elevadas La cavidad oral presenta todas estas variantes Las especies capnófilas aumentan en personas con alteraciones periodontales Requerimientos de Oxígeno Control de Microorganismos Muchos factores estimulantes del desarrollo bacteriano se usan para preservar alimentos: Baja temperatura Salmueras Dulces Salados Ahumados Medidas del Crecimiento Microbiano Se mide siguiendo los cambios en el número de células o el peso de la biomasa celular. El cálculo del número de células que existen en una suspensión se puede llevas a cabo mediante el Recuento celular (microscopía, n° de colonias), Masa celular (peso seco, turbidimetria) o Actividad Celular (grado de actividad bioquímica en relación la tamaño de la población) Recuentos: Clasificación DIRECTOS E INDIRECTOS VIABLES O TOTALES Métodos: Recuento directo al microscopio Recuento en placas Diluciones Trbidimetria, Número mas problable, filtración… Medición del crecimiento bacteriano Medios de Cultivo Sustancias nutritivas que permiten el desarrollo de microorganismos en el laboratorio Cultivo: brindar condiciones óptimas de crecimiento Fáciles de preparar Permitir el desarrollo de gran variedad de gérmenes Aportar nutrientes adecuados (aminoacidos, nucleótidos, factores de crecimiento, glucosa, iones inorganicos) Medios de Cultivo Optimo contenido de H2O y correcto pH Requerimientos de O2 Estéril, evitar contaminaciones Incubación: temperatura óptima en estufas Clasificación de los medios de cultivo Naturales: solo usados para enriquecer medios (leche, suero, papa) Artificiales se preparan en el laboratorio Líquidos: caldos Sólidos: caldos adicionados de substancias capaces de solidificar (Agar-agar) Medios Complejos: extractos de carne, levadura, peptonas. (composición química desconocida) Medios Enriquecidos: agregado de suero o sangre Clasificación de los medios de cultivo Medios selectivos: permiten crecer un solo tipo de microorganismo (substancias inhibidoras) Medios diferenciales o indicadores: evidencia alguna actividad metabólica por cambio de estado o color propia de un tipo determinado de microorganismo Medios de Transporte: traslado de muestras biológicas manteniendo las bacterias viables Tipos de Medios de Cultivo Medios de Cultivo
