FisiologíA Y Metabolismo Bacteriano TeoríA

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FisiologíA Y Metabolismo Bacteriano TeoríA

  1. 1. Metabolismo y crecimiento bacterianos Objetivos Entender los procesos metabólicos que tienen lugar en la célula bacteriana y su aplicación en el aislamiento e identificación de las bacterias
  2. 2. Fisiología bacteriana <ul><li>Crecimiento : es el aumento ordenado de todos los componentes celulares -> Duplicación celular </li></ul><ul><li>Metabolismo : son los pasos intermedios entre la captación de nutrientes y la división celular. </li></ul><ul><li>Anabolismo Catabolismo </li></ul><ul><li>(Síntesis) (Destrucción) </li></ul>
  3. 3. Nutrición bacteriana <ul><li>Exigentes ( Haemophilus, Neisseria ) </li></ul><ul><li>No exigentes ( Pseudomonas, Escherichia ) </li></ul><ul><li>Energéticamente exigentes ( Chlamydias ) </li></ul>Nutrientes necesarios: Inorgánicos: H 2 O - C - N - S - Fe - P Orgánicos: Azúcares - Ácidos - Aminoácidos - Purinas y Pirimidinas - Vitaminas
  4. 4. Transporte a través de la M.P.
  5. 5. Absorción de nutrientes <ul><li>Difusión pasiva : glicerol, agua, O 2 , CO 2 </li></ul><ul><li>Difusión facilitada : Permeasas </li></ul><ul><li>Transporte activo : . Con gasto de energía </li></ul><ul><li>Translocación de grupo : alteración molecular </li></ul><ul><li>Captación de hierro : sideróforos </li></ul>
  6. 6. Absorción de nutrientes <ul><li>Oligoelementos : difusión pasiva o facilitada </li></ul><ul><li>Gases : difusión pasiva </li></ul><ul><li>Moléculas pequeñas : difusión simple o facilitada </li></ul><ul><li>Grandes moléculas : digestión previa </li></ul><ul><ul><li>Almidón: amilasas </li></ul></ul><ul><ul><li>Proteínas: proteasas </li></ul></ul><ul><ul><li>DNA: Desoxirribonucleasas </li></ul></ul><ul><ul><li>Gelatina: gelatinasas </li></ul></ul><ul><ul><li>Grasas. Lipasas, fosfolipasas </li></ul></ul>
  7. 7. Requerimientos de O 2 y CO 2 <ul><li>Aerobios estrictos : 21% de oxígeno </li></ul><ul><li>Pseudomonas, Mycobacterium </li></ul><ul><li>Microaerófilos : 5% de oxígeno </li></ul><ul><li>Campylobacter, Helycobacter </li></ul><ul><li>Anaerobios obligados : 0% de oxígeno </li></ul><ul><li>Fusobacterium, Clostridium </li></ul><ul><li>Anaerobios aerotolerantes : 0,5% de oxígeno </li></ul><ul><li>Actinomyces, Propionibacterium </li></ul><ul><li>Anaerobios facultativos : crecen con o sin oxígeno </li></ul><ul><li>Streptococcus, Enterobacteriaceae </li></ul><ul><li>Capnófilos : necesitan o crecen mejor con 5-10% de CO 2 Neisseria, Haemophilus </li></ul>
  8. 8. Requerimientos de pH <ul><li>Neutrófilas = 5,5 - 8,0 </li></ul><ul><ul><li>Staphylococcus </li></ul></ul><ul><li>Acidófilas = 0,0 - 5,5 </li></ul><ul><ul><li>Lactobacillus </li></ul></ul><ul><li>Alcalófilas = 8,0 - 11,5 </li></ul><ul><ul><li>Vibrio </li></ul></ul>
  9. 9. Requerimientos de temperatura <ul><li>Psicrófilas = 0 - 20ºC </li></ul><ul><ul><li>Pseudomonas, Listeria </li></ul></ul><ul><li>Mesófilas = 20 - 45ºC </li></ul><ul><ul><li>Staphylococcus, Streptococcus </li></ul></ul><ul><li>Termófilas = 55ºC o más </li></ul><ul><ul><li>No patógenas </li></ul></ul><ul><li>Estenotérmicos = 35 - 36ºC </li></ul><ul><ul><li>Neisseria </li></ul></ul><ul><li>Euritérmicos = 0- 44ºC </li></ul><ul><ul><li>Enterococcus </li></ul></ul>
  10. 10. Metabolismo <ul><li>Es el conjunto de reacciones químicas que se producen en las células vivas . </li></ul><ul><li>Criterios de división del metabolismo </li></ul><ul><li>Según los cambios de energía libre </li></ul><ul><li>Según la fuente principal de carbono </li></ul><ul><li>Según la utilización del oxígeno molecular </li></ul><ul><li>Según el sustrato </li></ul>
  11. 11. Clasificación metabólica Especies patógenas para el hombre y la mayoría de otras bacterias Sustancias orgánicas Reacciones de óxido-reducción Sustancias orgánicas Quimio heterótrofos Bacterias del hidrógeno Thiobacillus thiooxidans y otros Sustancias inorgánicas reducidas Reacciones de óxido-reducción CO2 Quimio autótrofos Bacterias púrpuras no sulfúeas Sustancias orgánicas Luz Sustancias orgánicas Foto heterótrofos Cianobacterias Bacterias sulfúreas verdes y purpúreas Sustancias inorgánicas reducidas Luz CO2 Fotoautótrofos Ejemplos Dador de electrones Fuente de energía Fuente de carbono Categoría
  12. 12. Obtención de energía <ul><li>Moléculas complejas </li></ul><ul><li>Degradación Energía </li></ul><ul><li>Metabolitos intermedios </li></ul><ul><li>Síntesis Energía </li></ul><ul><li>Moléculas complejas </li></ul>
  13. 13. Catabolismo <ul><li>Es la descomposición de las sustancias nutritivas en compuestos más sencillos con liberación de energía, que la bacteria utiliza para su biosíntesis. </li></ul><ul><li>Bacterias heterótrofas energía por descomposición de sustancias orgánicas. </li></ul>
  14. 14. Oxidación biológica <ul><li>Finalidad : obtener energía (ATP) para el crecimiento y la obtención de productos intermedios que se pueden utilizar como punto de partida para la biosíntesis . </li></ul><ul><li>Procesos: </li></ul><ul><li>Fosforilación a nivel de sustrato o </li></ul><ul><li>Fermentación </li></ul><ul><li>Fosforilación oxidativa o </li></ul><ul><li>Respiración </li></ul>
  15. 15. Respiración aeróbica <ul><li>Ocurre en presencia de oxígeno (Oxidación) </li></ul><ul><li>Glucosa + O 2 CO 2 + H 2 O + 38 ATP </li></ul><ul><li>Pasos </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>Glucólisis </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Decarboxilación oxidativa </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Ciclo de Krebs </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Transporte de electrones </li></ul></ul></ul></ul>Productos tóxicos: O 2 - y H 2 O 2 Bacterias aerobias y anaerobias facultativas en aerobiosis
  16. 16. Respiración anaeróbica <ul><li>Ocurre en ausencia de oxígeno </li></ul><ul><li>Aceptores finales de electrones: iones inorgánicos </li></ul><ul><li>Glucosa + S CO 2 + SH 2 + 34 ATP </li></ul><ul><li>Pasos </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>Glucólisis </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Decarboxilación oxidativa </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Transporte de electrones </li></ul></ul></ul></ul>No se liberan productos tóxicos Bacterias anaerobias obligadas y anaerobias facultativas en anaerobiosis
  17. 17. Fermentación anaeróbica <ul><li>Ocurre en ausencia de oxígeno </li></ul><ul><li>Los aceptores de electrones son moléculas orgánicas </li></ul><ul><li>Glucosa + NADH Piruvato + NAD + + ATP </li></ul><ul><li>Pasos </li></ul><ul><ul><li>Glucólisis </li></ul></ul><ul><ul><li>Degradación del piruvato </li></ul></ul>Productos con alta energía: ácido láctico, propiónico, butírico, acético, alcohol etílico, etc. Bacterias anaerobias y anaerobias facultativas en anaerobiosis
  18. 18. Requerimientos de oxígeno Aerobio Anaerobio Microaerófilo Anaerobio estricto estricto facultativo B C D A
  19. 19. Metabolismo energético Oxidador Fermentador No sacarolítico Medio de cultivo + glucosa + indicador de pH 1 tubo abierto y 1 tubo cerrado con vaselina
  20. 20. Anabolismo <ul><li>Polisacáridos capsulares </li></ul><ul><li>Exotoxinas </li></ul><ul><li>Exoenzimas </li></ul><ul><li>Antibióticos </li></ul><ul><li>Vitaminas (complejo B y vit K) </li></ul><ul><li>Pigmentos </li></ul><ul><li>Bacteriocinas </li></ul>
  21. 21. Medios de Cultivo <ul><li>Los microorganismos deben ser obtenidos en forma de cultivos puros a partir de la muestra del paciente (2do. postulado de Koch). </li></ul><ul><li>Conjunto de sustancias que permiten el crecimiento de los microorganismos bajo determinadas condiciones de incubación (Tiempo, temperatura y oxígeno) </li></ul>
  22. 22. Según su consistencia <ul><li>Líquidos (Caldos) </li></ul><ul><ul><ul><li>Enriquecimiento </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tubos </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Identificación </li></ul></ul></ul><ul><li>Sólidos (Agares) </li></ul><ul><ul><ul><li>Aislamiento </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Identificación </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Placas de Petri o tubos </li></ul></ul></ul>
  23. 23. Según su composición <ul><li>Medios sintéticos o simples </li></ul><ul><li>Poseen composición exactamente conocida. </li></ul><ul><ul><ul><li>Sólo contienen sustancias orgánicas e inorgánicas </li></ul></ul></ul><ul><li>Medios complejos o enriquecidos </li></ul><ul><li> Su composición se conoce parcialmente. </li></ul><ul><ul><ul><li>Contienen huevo, sangre, suero, carne, etc. </li></ul></ul></ul><ul><li>Líneas celulares </li></ul><ul><ul><ul><li>Formadas por células vivas </li></ul></ul></ul>
  24. 24. Según su aplicación <ul><li>Medios generales : Permiten el crecimiento de la mayoría de las bacterias presentes en la muestra </li></ul><ul><li>Medios selectivos : Permiten el crecimiento de sólo determinado tipo de bacteria. Contienen sustancias que inhiben el desarrollo de ciertas bacterias (antibióticos, colorantes, sales, etc.) </li></ul><ul><li>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). </li></ul>
  25. 25. Medios de cultivo <ul><li>Caldo Tioglicolato </li></ul><ul><li>Caldo selenito </li></ul><ul><li>Caldo Cerebro-Corazón </li></ul><ul><li>Agar nutritivo </li></ul><ul><li>Agar sangre </li></ul><ul><li>Agar chocolate </li></ul><ul><li>Agar Eosina-Azul de Metileno (E.M.B.) </li></ul><ul><li>Agar Salmonella-Shigella (S.S.) </li></ul><ul><li>Agar Manitol Salado </li></ul>
  26. 26. Aislamiento primario Muestras clínicas Medio de cultivo
  27. 27. Aislamiento primario Siembra por estrías Inicio de la siembra Final de la siembra Incubar 24 hs a 37ºC
  28. 28. Aislamiento primario Siembra por estrías Inicio de la siembra Final de la siembra
  29. 29. División Bacteriana
  30. 30. <ul><li>1 Célula bacteriana 1 colonia </li></ul><ul><li>Escherichia coli </li></ul><ul><ul><ul><li>División: 20 minutos Colonias: 1 día </li></ul></ul></ul><ul><li>Clostridium botulinum </li></ul><ul><ul><ul><li>División: 35 minutos Colonias: 2 días </li></ul></ul></ul><ul><li>Mycobacterium tuberculosis </li></ul><ul><ul><ul><li>División: 12 horas Colonias: 30 días </li></ul></ul></ul>División Bacteriana
  31. 31. Crecimiento y muerte bacterianos Latencia Exponencial Estacionaria Muerte Tiempo Número de bacterias vivas
  32. 32. Recuento bacteriano <ul><li>1 colonia </li></ul><ul><li>1 Unidad formadora de colonias (UFC) </li></ul><ul><li>Cámara de Petroff-Hausser </li></ul><ul><li>Recuento en placa </li></ul><ul><li>Turbidimetría </li></ul><ul><li>Dilución en tubos </li></ul>
  33. 33. Recuento en placa <ul><li>Muestra 5 microlitros Placa </li></ul> 5 µl ---------- 45 colonias 1000 µl (1ml) ---------- 1000 x 45 / 5 = 200 x 45 Número de colonias x 200 = UFC/ml

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