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Clase 3 nutrición y fisiologia

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NUTRICION CELULAR

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  • 1. EDINSON MORALES CHAVEZ Facultad de Medicina Humana
  • 2. METABOLISMO BACTERIANO NECESIDADES METABOLICASCarbohidratos, proteínas, lípidos para formar “bloques” y luego células.Necesidades mínimas: C, N, Energía, H2O y iones.Elementos esenciales: C,O,N,H,S,PIones : Na,K,Ca,Mg,ClCompuestos de las enzimas: Fe, Zn,Mo,Se,Co,Cu,Ni
  • 3. HIERRO Nuestro cuerpo secuestra hierro (esconde) para disminuir su disponibilidad como método de protección. Las bacterias concentran el hierro a partir de la secreción de proteínas llamadas SIDEROFOROS.
  • 4. OXIGENO Es esencial para el humano pero tóxico para algunas bacterias ej. Cl. Perfringens que causa la Gangrena gaseosa el cual es un anaerobio estricto. M. tuberculosis utiliza el O2 para su crecimiento el cual es un aerobio estricto. Otras que pueden crecer en presencia o ausencia de O2 llamadas anaerobias facultativas.
  • 5.  Las bacterias aerobias producen : Dismutasa y Catalasa las cuales actúan inhibiendo la acción de los productos tóxicos del metabolismo aerobio.
  • 6. NUTRIENTES Y BACTERIAS De acuerdo a sus necesidades nutricionales las bacterias pueden ser: AUTOTROFAS: Litotrofas, dependen de sustancias químicas inorgánicas y de una fuente de C (CO2) para producir E . HETEROTROFOS: Organotrofas, depende de sustancias orgánicas, es decir necesitan de C orgánico.
  • 7. GRUPOS NUTRICIONALES Grupo Fuente de Fuente de nutricional carbono energía Fotoautótrofos CO2 Luz Compuesto Fotoheterótrofos Luz orgánico Sales Quimioautótrofos CO2 inorgánicas Compuesto CompuestoQuimioheterótrofos orgánico orgánico
  • 8.  De lo anterior se puede concluir que hay bacterias altamente selectivas y otras no. Poco selectivas: E. coli Muy selectivas : T. pallidum
  • 9. METABOLISMO Y CONVERSION DELA E Para poder sobrevivir las células tienen que gastar E. La E se obtiene del ATP a partir de la degradación de sustancias orgánicas (Carbohidratos, lípidos y proteínas). A este proceso de degradación de sustratos y su conversión en E utilizable se denomina CATABOLISMO.
  • 10.  La E obtenida servirá para luego emplearse en la síntesis de los compuestos celulares (pared celular, proteínas, ácidos grasos, ácidos nucleicos), a esto se denomina ANABOLISMO. La interrelación de estos 2 procesos se denomina METABOLISMO INTERMEDIO.
  • 11. NUTRICIÓN BACTERIANA METABOLISMO BIOSÍNTESISNUTRIENTES ENERGÍA
  • 12. PROCESO METABOLICO Se inicia con la HIDRÓLISIS de : MACROMOLECULAS: proteínas, carbohidratos y lípidos. MICROMOLECULAS: péptidos, monosacáridos y ácidos grasos, estos son transportados a través de la membrana celular al interior del citoplasma a través de Mecanismos activos y pasivos.
  • 13. TRANSPORTE Pueden utilizar Carrier o MPT . De la degradación de estos metabolitos se forma finalmente ACIDO PIRUVICO (a través de 1 o más rutas). A partir del Ac. Pirúvico se pueden formar :1.Producción nueva de E2.Síntesis de nuevos carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
  • 14. TIPOS DE REACCIONES METABÓLICAS Reacciones energéticas Reacciones de biosíntesis Reacciones de polimerización Reacciones de ensamblaje
  • 15. REACCIONES ENERGÉTICAS:FASES  Digestión extracelular  Paso a través de la envuelta:  Difusión simple  Difusión facilitada  Transporte activo  Degradación y obtención de energía
  • 16. Difusión Difusión simple facilitada Transporte pasivo Transporte activo
  • 17. METABOLISMO DE LA GLUCOSA Es el carbohidrato por excelencia, aquí se trata de explicar cómo las bacterias utilizan o metabolizan la glucosa para la obtención de E u otros sustratos. Lo hacen por varios procesos: fermentación, respiración anaerobia o aerobia .
  • 18. REACCIONES ENERGÉTICAS:  Vía glucolítica de Embder Meyerhof  Vía pentosa fosfato  Ciclo de Krebs  Vía de Entner Doudoroff
  • 19. REACCIONES ENERGÉTICAS  Fermentación:  Aceptor final de e- compuesto orgánico  1 glucosa/2 ATP  Respiración:  Aceptor final de e- compuesto inorgánico  1 glucosa/38 ATP
  • 20. RUTA DE EMBDEN-MEYERHOF-PARNAS Aquí el catabolismo de la glucosa utiliza 3 rutas para convertir la glucosa en PIRUVATO .1.Ruta glucolítica(EMP), es la más frecuente y se consigue piruvato.2.Ruta del NADH3.Ruta de la fermentación del piruvato.
  • 21.  Ocurre en aerobiosis y anaerobiosis. La reacción inicia con la formación de Glucosa 6 fosfato y se genera ATP a partir de ADP con la participación de NADH hasta su conversión final en Piruvato .
  • 22. CICLO DEL ACIDO TRICARBOXILICO Permite generar una cantidad mucho mayor de E Se forma también un GPT (TRIFOSFATO DE GUANOSINA). Es el principal mecanismo de generación de ATP. No sólo permite obtener E a partir de glucosa, sino también de los a.a y los ácidos grasos. El ciclo del ATC constituye un medio por el cual los carbonos procedentes de los lípidos (Acetil CoA) pueden desviarse hacia la producción de E o la generación de nuevos productos orgánicos.
  • 23. Ciclo de KrebsoCiclo del ácidotricarboxílico(ATC)
  • 24.  El ATC es un ciclo ANFIBOLICO, es decir que puede actuar en situaciones anabólicas y/o catabólicas de la célula.
  • 25. RUTA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Llamado también Ruta de las Hexosas Monofosfatos. Utiliza 2 enzimas: Transcetolasas y Transaldolasas, las cuales generan diferentes tipos de azúcares. Se da en aerobiosis. También interviene el NADH. Ribulosa 5 fosfato y luego en Ribosa 5 fosfato .
  • 26. REACCIONES DE BIOSÍNTESIS Formación de elementos estructurales:  Ácidos grasos  Azúcares  Aminoácidos  Nucleótidos
  • 27. REACCIONES DE POLIMERIZACIÓN YENSAMBLAJE  Formación de macromoléculas: ADN, ARN, proteínas, peptidoglicano, fosfolípidos, LPS...  Formación de las distintas estructuras celulares
  • 28. REGULACIÓN DEL METABOLISMO  Regulación de la actividad enzimática  Regulación de la síntesis enzimática:  Represión  Inducción
  • 29. CRECIMIENTO BACTERIANO La replicación bacteriana es un proceso coordinado durante el cual se producen 2 células hijas idénticas. Para el crecimiento bacteriano debe existir los suficientes metabolitos para permitir la síntesis de los componentes bacterianos.
  • 30. REPLICACION CROMOSOMICA Se inicia en la membrana y cada cromosoma hijo se ancla a una porción diferente de la misma. Los procesos de formación de la membrana bacteriana, síntesis de peptidoglucanos y división celular se llevan a cabo en forma coordinada y secuencial, a medida que crece la membrana bacteriana los cromosomas hijos se separan.
  • 31.  El comienzo de la replicación cromosómica también inicia el proceso de división celular, la cual se puede visualizar por el comienzo de la formación del tabique que separará a las 2 células hijas, incluso pueden darse otras replicaciones antes de que haya terminado la replicación inicial .
  • 32. División celular: fisión binaria
  • 33. REPRODUCCIÓN BACTERIANA: FISIÓN BINARIA Cromosoma Membrana Pared División nuclear Septación Separación
  • 34. REPRODUCCIÓN BACTERIANA: FISIÓN BINARIA
  • 35. AGOTAMIENTO DE LOSMETABOLITOS La inanición o la aparición de productos metabólicos tóxicos (alcohol) desencadena la producción de ALARMONAS, que son sustancias químicas las cuales provocan la interrupción de la síntesis de DNA y de los procesos de degradación.
  • 36.  Los ribosomas se desintegran para formar precursores de desoxirribonucleótidos; el peptidoglucano y las proteínas se degradan y la célula se contrae .
  • 37.  Puede empezar la formación del tabique aunque es posible que la célula no se divida por lo que morirá un gran número de células, esto en algunas especies da inicio a un proceso de ESPORULACION.
  • 38. DINAMICA POBLACIONAL Cuando se añaden bacterias a un medio de cultivo, antes de empezar a dividirse ha de transcurrir un cierto tiempo de adaptación al nuevo ambiente, éste intervalo se conoce como Fase de Latencia del Crecimiento.
  • 39.  En cambio durante la llamada Fase Logarítmica o Exponencial, las bacterias se dividen y duplican su población a intervalos regulares hasta alcanzar el máximo nivel posible según el tipo de medio y las condiciones imperantes.
  • 40. Nt = No x 2 t/d Nt= N° de bacterias que han crecido después de un cierto tiempo (t) t/d = cociente del tiempo transcurrido por el tiempo de duplicación No = N° inicial de bacterias
  • 41.  Finalmente cuando los metabolitos del cultivo se agotan o bien aparece en su seno alguna sustancia tóxica, en ese momento las bacterias interrumpen su crecimiento y pasan a la llamada Fase Estacionaria , la cual da inicio a la Fase de Declive y muerte bacteriana.
  • 42. Crecimiento de un microorganismo en medio de cultivo líquido 1- Fase de latencia 2- Fase exponencial 3- Fase estacionaria 4- Fase de muerte
  • 43. MEDIOS DE CULTIVO
  • 44. CRECIMIENTO BACTERIANO:TIPOS DE MEDIOS DE CULTIVO  Según su estado físico: - Líquidos o caldos - Sólidos (Agar al 1.5-2%) - Semisólidos  Según crecimiento que permitan: - Enriquecidos - De enriquecimiento - Selectivos - Diferenciales
  • 45. CRECIMIENTO BACTERIANO:FACTORES 1. Temperatura 2. pH 3. Medio de cultivo 4. Inóculo
  • 46. TEMPERATURA
  • 47. pH A. Acidófilos B. Neutrófilos C. Alcalófilos
  • 48. ESTUDIO CUALITATIVO DELCRECIMIENTO BACTERIANO Medios líquidos: Turbidez Medios sólidos: Colonias
  • 49. COLONIAS BACTERIANAS. TIPOS Forma CIRCULAR IRREGULAR FILAMENTOSA RIZOIDE Superficie CONVEXA PLANA UMBILICADA CRATERIFORME Bordes REDONDEADO ONDULADO FILAMENTOSO ESPICULADO LOBULADO
  • 50. 1: alfa-hemólisis Colonias aisladas alfa-hemólisis Cultivo cofluente2: beta-hemólisis Colonias aisladas beta-hemólisis

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