FisiologíA Y Metabolismo Bacteriano TeoríA
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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