DIVISION Y CRECIMIENTO BACTERIANO

Dr.: EDUARDO THORRENS R.

Universidad de Cordoba Facultad de Ciencias de la salud

Programa de Bacteriologia

DIVISION BACTERIANA

Las bacterias se reproducen por fisión binaria transversal, bipartición o escisiparidad a gran velocidad, esta velocidad depende de: especie bacteriana - condiciones ambientales.

El crecimiento se expresa en generaciones por hora, y una generación es la duplicación del numero de bacterias, el tiempo de generación se define como el tiempo requerido para que el numero de bacterias se duplique.

CRECIMIENTO BACTERIANO

El crecimiento bacteriano es un concepto macroscópico donde el incremento del numero de microorganismos se hace mas evidente que el aumento del tamaño.

El incremento depende fundamentalmente de:

a) Especie bacteriana

b) pH

c) Composición del medio

d) Temperatura de incubación

e) Edad del cultivo

f) Factores inhibidores

CURVA DE CRECIMIENTO BACTERIANO

El crecimiento de las bacterias sobre un medio liquido es exponencial, este se puede representar mediante una curva en la que se distinguen las siguientes fases:

a) Fase de latencia

b) Fase de desarrollo exponencial o logarítmica

c) Fase estacionaria

d) Fase de declinación o muerte

Fase de latencia

Es el tiempo necesario para la adaptación de las bacterias al nuevo medio donde se siembran y se caracteriza por:

1. Las bacterias aumentan su actividad metabólica

2. Se incrementa la tasa de ARN

3. Hay aumento del volumen bacteriano, no hay división.

Fase exponencial o logarítmica

Es la fase de crecimiento acelerado, se caracteriza principalmente por:

a) El tamaño de las bacterias es grande.

b) Se alcanza el valor mas alto en el numero de generaciones por hora.

c) El numero de células viables es prácticamente idéntico al de las células totales.

d) La actividad metabólica es máxima.

Fase estacionaria

Se produce una estabilización de modo que el numero de células que se reproducen equivale a las que mueren, se puede explicar por dos razones:

- Falta o disminución de nutrientes - Acumulación de productos derivados del metabolismo

bacteriano como ácidos orgánicos entre otros.

NUTRICION Y METABOLISMO

Para que la bacteria pueda vivir y reproducirse debe disponer de los nutrientes necesarios:

1. Elementos energéticos constitutivos.

2. Elementos específicos (variables de acuerdo a cada bacteria).

3. Condiciones fisicoquímicas adecuadas.

Elementos energéticos y constitutivos

Agua 80 – 90% del peso de la bacteria.

Iones minerales : (en grandes cantidades) fosfatos, sulfatos, calcio, sodio y cloro. ( en pequeñas cantidades) oligoelementos como manganeso, cinc, cobre, cobalto, níquel, boro, etc.

Carbohidratos y lípidos como fuente de energía.

Proteínas: pueden proceder del medio, su principal forma de utilización es a partir de iones de amonio.

Elementos energéticos y constitutivos

Según las distintas necesidades energéticas y nutritivas, las bacterias se pueden clasificar en diversos tipos tróficos:

1. Según la fuente de energía:

a) Fototrofas: radiaciones solares como fuente de energía.- Si el radical dador de electrones es inorgánico: fotolitotrofas.- Si el radical dador de electrones es orgánico: fotoorganotrofas.

b) Quimiotrofas: fuente química no luminosa.- Si el radical dador de electrones es inorgánico: Quimiolitotrofas.- Si el radical dador de electrones es orgánico: Quimioorganotrofas.

Elementos energéticos y constitutivos

2. Según la fuente de carbono:

a) Autótrofas: gran poder de síntesis, pueden formar prótidos, glúcidos, lípidos, etc. A partir de agua, sales minerales y dióxido de carbono.

- Autótrofas estrictas: si no utilizan la materia orgánica.

- Autótrofas facultativas: si son capaces de utilizarla.

b) Heterótrofas: incapaces de sintetizar sus propios constituyentes a partir de compuestos inorgánicos y necesitan compuestos orgánicos para obtener energía suficiente.

Elementos energéticos y constitutivos

3. Según el aceptor final de electrones:

a) Aerobias: emplean oxigeno molecular como ultimo aceptor de electrones.

b) Anaerobias: utilizan otras moléculas en lugar de oxigeno.

las que utilizan ambas formas se denominan facultativas.

Elementos específicos

Hay bacterias incapaces de sintetizar algunos de los metabolitos esenciales por lo que hay que añadirlos al medio, un metabolito esencial es un factor de crecimiento:

a) Vitaminas, actúan como coenzimas (B1 ,B2 ,B6 y B12 , acido nicotínico), aminoácidos, bases puricas y pirimidicas, factores X y V, presentes en la sangre.

Condiciones fisicoquímicas

Concentración de iones hidrogeno: un pH adecuado es un factor esencial en el metabolismo y crecimiento de las bacterias.

Temperatura: interviene en el crecimiento y en la viabilidad de los m.o

- Psicrofilas: temperatura optima de desarrollo por debajo de 20ºc (m.o marinos)

- Mesofilas: Temperaturas entre 20 y 45ºc- Termófilas: cuyo crecimiento puede variar de 55 a 80ºc

si tienen un mínimo entre 20 y 40ºc, facultativas

si tienen un mínimo por encima de 40ºc, estrictas

Condiciones fisicoquímicas

Presión osmótica: Por la membrana citoplasmica las bacterias están sujetas a fenómenos osmóticos. Muchas bacterias crecen a concentraciones salinas del 0,1 al 1%.

- las bacterias que crecen a concentraciones salinas altas se denominan Halófilas.

Presencia de oxigeno: aerobias y anaerobias.

Presencia de CO2 : Todas las bacterias requieren la presencia de CO2 para su crecimiento, este proviene generalmente de la atmosfera, de reacciones de oxidación o fermentación de la propia bacteria.

otras bacterias requieren mayor concentración de CO2 (5 – 10%) debe ser suministrado (microaerofilia)

Condiciones fisicoquímicas

Influencia de la humedad y desecación: en general las bacterias precisan una actividad de agua alta (aw) para su desarrollo.

Influencia de la luz y otras radiaciones: la oscuridad proporciona condiciones favorables de crecimiento, por el contrario los rayos U.V destruye a las bacterias.

METABOLISMO

Conjunto de reacciones químicas que se producen en las células vivas, en las bacterias estas reacciones no difieren mucho respecto a los demás seres vivos, las bacterias necesitan obtener del medio la energía y sustancias nutritivas necesarias para la síntesis de sus materiales plásticos y de reserva, así como para el crecimiento.

METABOLISMO

Reacciones catabólicas o energéticas:

Su objeto es la destrucción de sustratos en sustancias mas sencillas con liberación de energía.

Reacciones anabólicas o biosinteticas:

En la cual las sustancias y energía del catabolismo se utilizan para la elaboración o síntesis de los materiales propios de la bacteria (mecanismos enzimáticos).

GENETICA BACTERIANA

La información genética de la bacteria se encuentra contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN cromosómico.

Genotipo: es el conjunto de caracteres genéticos que la bacteria posee capaz de transmitirse a la descendencia.

Fenotipo: es el conjunto de caracteres manifestados por interacción del genotipo y del medio ambiente.

GENETICA BACTERIANA

Variaciones fenotípicas o adaptaciones. Son modificaciones del fenotipo debido a cambios ambientales

sin relación con el genoma, sobre el que no hay repercusión alguna (no son transmisibles hereditariamente), y son reversibles al desaparecer las circunstancias externas que las influyeron.

Ejemplo: las bacterias flageladas cuando se cultivan en agar con 0.1% de fenol o cloruro de litio pierden la capacidad de formar flagelos.

GENETICA BACTERIANA

Entre otras las variaciones pueden ser:

a) Morfológicas: cambios de forma y tamaño, tinción, aparición de flagelos, esporos etc.

a) Cromógenas: como la no producción de pigmento rojo por Serratia marcescens a 37ºc, pero si a temperatura mas baja.

a) Enzimáticas: como E.coli que solo secreta beta galactosidasa en presencia de lactosa.

GENETICA BACTERIANA

Mutaciones Son cambios espontáneos, irreversibles y hereditarios de un

carácter de la bacteria y no dependientes de la incorporación de material genético de otro organismo.

La bacteria con las propiedades originales se denomina salvaje. La que varia respecto a ella se denomina mutante .

Bioquímicamente son alteraciones en la secuencia de nucleótidos del ADN cromosómico o extracromosomico, esto conlleva a la producción de proteínas que tienen alteradas sus secuencias de aminoácidos al realizarse la traducción. (se pueden producir proteínas afuncionales, si la proteína es esencial la mutación es letal)

GENETICA BACTERIANA

Características de las mutaciones

1. Baja frecuencia: son del orden de 1 por cada 10.000 células a 1 por cada 10.000 millones de células.

2. Especificidad: cada mutación afecta a uno o mas caracteres determinados. Si surge por la alteración de un solo nucleótido, se denomina puntual.

3. Estabilidad: el carácter heredado se transmite a la descendencia y solo se puede volver al carácter original por otra mutación (mutación reversa).

4. Espontaneidad: la mutante se produce de forma independiente al agente selector de la mutación. ejemplo: mutantes resistentes a un antibiótico sin haber estado en contacto con el.

GENETICA BACTERIANA

Tipos de mutaciones

Las mutaciones letales pueden traducirse en modificaciones de diferentes tipos:

1. Morfológicas: alteración de algún carácter morfológico (capsula, pared, pili)

2. Bioquímicas: cambios en el metabolismo celular ( perdida de la capacidad de producir ciertas sustancias)

3. Patogénicas: alteraciones en la virulencia de las bacterias.

4. Mutantes letales condicionales: se expresan en determinadas condiciones ambientales y no en otras.

GENETICA BACTERIANATransferencia genética Las bacterias pueden cambiar su mensaje genético. No solo por mutaciones,

sino por adquisición de ADN de otras bacterias o virus. Se puede dar por cinco mecanismos:

1. Transformación: algunas especies bacterianas pueden aceptar fragmentos de ADN liberados por lisis de otras cepas microbianas.

2. Transducción: el material genético de una bacteria puede transferirse a otra a través de un bacteriófago.

3. Transfeccion: el acido nucleído de un virus puede penetrar directamente sobre una bacteria huésped (infección y lisis)

4. Conversión: una bacteria puede adquirir ADN de un profago que la infecte y permanecer en estado lisogenico.

5. Conjugación: el ADN de una bacteria puede pasar a otra por contacto (cromosómico o extracromosomico), recombinación genética.

GENETICA BACTERIANA

GENETICA BACTERIANA

Las cinco posibilidades de transferencia genética pueden explicar hechos tan importantes como la adquisición de un nuevo poder patógeno, resistencia a los antimicrobianos , entre otros.

El ADN transferido (exogenote), puede quedar libre en el citoplasma bacteriano o incorporarse al ADN cromosómico (endogenote), en un proceso de recombinación o integración.