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Metabolismo y crecimiento Metabolismo y crecimiento bacterianosbacterianos

Objetivos

Entender los procesos metabólicos que tienen lugar en la célula bacteriana y su

aplicación en el aislamiento e identificación de las bacterias

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Fisiología bacterianaFisiología bacteriana

Crecimiento: es el aumento ordenado de todos los componentes celulares → Duplicación celular

Metabolismo: son los pasos intermedios entre la captación de nutrientes y la división celular.

Anabolismo Catabolismo

(Síntesis) (Destrucción)

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Nutrición bacterianaNutrición bacteriana

• Exigentes (Haemophilus, Neisseria)

• No exigentes (Pseudomonas, Escherichia)

• Energéticamente exigentes (Chlamydias)

Nutrientes necesarios: Inorgánicos: H2O - C - N - S - Fe - P Orgánicos: Azúcares - Ácidos - Aminoácidos - Purinas y Pirimidinas - Vitaminas

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Transporte a través de la M.P.Transporte a través de la M.P.

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Absorción de nutrientesAbsorción de nutrientes

• Difusión pasiva: glicerol, agua, O2, CO2

• Difusión facilitada: Permeasas

• Transporte activo:. Con gasto de energía

• Translocación de grupo: alteración molecular

• Captación de hierro: sideróforos

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Absorción de nutrientesAbsorción de nutrientes

• Oligoelementos: difusión pasiva o facilitada

• Gases: difusión pasiva

• Moléculas pequeñas: difusión simple o facilitada

• Grandes moléculas: digestión previa– Almidón: amilasas– Proteínas: proteasas– DNA: Desoxirribonucleasas– Gelatina: gelatinasas– Grasas. Lipasas, fosfolipasas

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Requerimientos de ORequerimientos de O22 y CO y CO22

• Aerobios estrictos: 21% de oxígeno Pseudomonas, Mycobacterium

• Microaerófilos: 5% de oxígenoCampylobacter, Helycobacter

• Anaerobios obligados: 0% de oxígenoFusobacterium, Clostridium

• Anaerobios aerotolerantes: 0,5% de oxígeno Actinomyces, Propionibacterium

• Anaerobios facultativos: crecen con o sin oxígenoStreptococcus, Enterobacteriaceae

• Capnófilos: necesitan o crecen mejor con 5-10% de CO2 Neisseria, Haemophilus

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Requerimientos de pHRequerimientos de pH

• Neutrófilas = 5,5 - 8,0– Staphylococcus

• Acidófilas = 0,0 - 5,5– Lactobacillus

• Alcalófilas = 8,0 - 11,5– Vibrio

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Requerimientos de temperaturaRequerimientos de temperatura

• Psicrófilas = 0 - 20ºC– Pseudomonas, Listeria

• Mesófilas = 20 - 45ºC– Staphylococcus, Streptococcus

• Termófilas = 55ºC o más– No patógenas

• Estenotérmicos = 35 - 36ºC– Neisseria

• Euritérmicos = 0- 44ºC– Enterococcus

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Metabolismo

Es el conjunto de reacciones químicas que se producen en las células vivas.

Criterios de división del metabolismo• Según los cambios de energía libre• Según la fuente principal de carbono• Según la utilización del oxígeno molecular• Según el sustrato

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Clasificación metabólicaCategoría Fuente de

carbonoFuente de

energíaDador de electrones

Ejemplos

Fotoautótrofos CO2 Luz

Sustancias inorgánicas reducidas

Cianobacterias

Bacterias sulfúreas verdes y purpúreas

Foto

heterótrofos

Sustancias orgánicas Luz

Sustancias orgánicas

Bacterias púrpuras no sulfúeas

Quimioautótrofos

CO2 Reacciones de

óxido-reducción

Sustancias inorgánicas reducidas

Bacterias del hidrógeno

Thiobacillus thiooxidans y otros

Quimioheterótrofos

Sustancias orgánicas

Reacciones de óxido-reducción

Sustancias orgánicas

Especies patógenas para el hombre y la

mayoría de otras bacterias

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Obtención de energíaObtención de energía

Moléculas complejas

Degradación Energía

Metabolitos intermedios

Síntesis Energía

Moléculas complejas

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Catabolismo

• Es la descomposición de las sustancias

nutritivas en compuestos más sencillos con

liberación de energía, que la bacteria utiliza

para su biosíntesis.

• Bacterias heterótrofas energía por descomposición de sustancias orgánicas.

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Oxidación biológica

• Finalidad: obtener energía (ATP) para el crecimiento y la obtención de productos

intermedios que se pueden utilizar como punto de partida para la biosíntesis.

Procesos:Fosforilación a nivel de sustrato o

Fermentación

Fosforilación oxidativa o Respiración

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Respiración aeróbicaRespiración aeróbica

• Ocurre en presencia de oxígeno (Oxidación)

• Glucosa + O2 CO2 + H2 O + 38 ATP

PasosGlucólisisDecarboxilación oxidativaCiclo de KrebsTransporte de electrones

Productos tóxicos: O2- y H2 O2

Bacterias aerobias y anaerobias facultativas en aerobiosis

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Respiración anaeróbicaRespiración anaeróbica

• Ocurre en ausencia de oxígeno• Aceptores finales de electrones: iones inorgánicos

• Glucosa + S CO2 + SH2 + 34 ATPPasos

GlucólisisDecarboxilación oxidativaTransporte de electrones

No se liberan productos tóxicos

Bacterias anaerobias obligadas y anaerobias facultativas en anaerobiosis

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Fermentación anaeróbicaFermentación anaeróbica

• Ocurre en ausencia de oxígeno• Los aceptores de electrones son moléculas orgánicas

• Glucosa + NADH Piruvato + NAD+ + ATP

PasosGlucólisisDegradación del piruvato

Productos con alta energía: ácido láctico, propiónico, butírico, acético, alcohol etílico, etc.Bacterias anaerobias y anaerobias facultativas en anaerobiosis

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Requerimientos de oxígenoRequerimientos de oxígeno

BB CC DDAA

Aerobio Anaerobio Microaerófilo Anaerobio estricto estricto facultativo

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Oxidador FermentadorNo

sacarolítico

Metabolismo energéticoMetabolismo energéticoMedio de cultivo + glucosa + indicador de pH

1 tubo abierto y 1 tubo cerrado con vaselina

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AnabolismoPolisacáridos capsulares

Exotoxinas

Exoenzimas

Antibióticos

Vitaminas (complejo B y vit K)

Pigmentos

Bacteriocinas

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Medios de CultivoMedios de Cultivo

Los microorganismos deben ser obtenidos en forma de cultivos puros a partir de la muestra

del paciente (2do. postulado de Koch).

Conjunto de sustancias que permiten el crecimiento de los microorganismos bajo determinadas condiciones de incubación

(Tiempo, temperatura y oxígeno)

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Según su consistenciaSegún su consistencia

• Líquidos (Caldos)• Enriquecimiento

• Tubos

• Identificación

•Sólidos (Agares)•Aislamiento •Identificación•Placas de Petri o tubos

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Según su composiciónSegún su composición• Medios sintéticos o simples

Poseen composición exactamente conocida.

Sólo contienen sustancias orgánicas e inorgánicas

• Medios complejos o enriquecidos

Su composición se conoce parcialmente.

Contienen huevo, sangre, suero, carne, etc.

• Líneas celulares

Formadas por células vivas

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Según su aplicaciónSegún su aplicación• Medios generales: Permiten el crecimiento de la mayoría

de las bacterias presentes en la muestra

• Medios selectivos: Permiten el crecimiento de sólo determinado tipo de bacteria. Contienen sustancias que inhiben el desarrollo de ciertas bacterias (antibióticos, colorantes, sales, etc.)

• Medios diferenciales: Poseen sustancias que permiten diferenciar entre grupos bacterianos según determinadas características biológicas y permiten realizar una identificación presuntiva (hemólisis, fermentación de azúcares, precipitación de sales, etc).

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Medios de cultivoMedios de cultivo

• Caldo Tioglicolato

• Caldo selenito

• Caldo Cerebro-Corazón

• Agar nutritivo

• Agar sangre

• Agar chocolate

• Agar Eosina-Azul de Metileno (E.M.B.)

• Agar Salmonella-Shigella (S.S.)

• Agar Manitol Salado

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Aislamiento primarioAislamiento primario

Muestras clínicasMedio de cultivo

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Aislamiento primarioAislamiento primarioSiembra por estríasSiembra por estrías

Inicio de la siembra

Final de la siembra

Incubar 24 hs

a 37ºC

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Aislamiento primarioAislamiento primario Siembra por estríasSiembra por estrías

Inicio de la siembra

Final de la siembra

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División BacterianaDivisión Bacteriana

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• 1 Célula bacteriana 1 colonia

• Escherichia coli• División: 20 minutos Colonias: 1 día

• Clostridium botulinum• División: 35 minutos Colonias: 2 días

• Mycobacterium tuberculosis• División: 12 horas Colonias: 30 días

División BacterianaDivisión Bacteriana

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Crecimiento y muerte bacterianosCrecimiento y muerte bacterianos

Latencia Exponencial Estacionaria Muerte

Tiempo

Núm

ero de bacterias vivas

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Recuento bacterianoRecuento bacteriano

1 colonia

1 Unidad formadora de colonias (UFC)

• Cámara de Petroff-Hausser

• Recuento en placa

• Turbidimetría

• Dilución en tubos

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Recuento en placaRecuento en placa

Muestra 5 microlitros Placa

5 µl ---------- 45 colonias

1000 µl (1ml) ---------- 1000 x 45 / 5 = 200 x 45

Número de colonias x 200 = UFC/ml