Crecimiento Microbiano Extenso Marroquin

EL Crecimiento Bacteriano

José Luis Marroquín Rodríguez 3°B TLC Mat.

Crecimiento microbianoEn microbiología el crecimiento se define como elincremento

en elnúmero de células.

•La bipartición (fisión binaria) esel proceso por el cual unacélula se divide para formar doscélulas iguales.•El intervalo que transcurre en la formación de dos células a partir de una célula se llama generación y el tiempo requerido para esto es eltiempo de generación o tiempo de duplicación.

Fisión binaria

Durante la fisión binaria cada célula hijarecibe una copia del cromosoma, de los ribosomas, complejos macromoleculares, así como monómeros e iones inorgánicos para existir como una célula independiente.El ADN se ancla a la membrana y así, cada célula hija se queda con una copia.Se forma un septo que dará lugar a cada una de las células, las envolturas rodean a cada copia del ADN y finalmente se da la separación de las células.

Proteínas Fts

Las proteínas Fts (filamentoustemperature sensitive) interactúan para formar el aparato de división llamado divisoma.•FtsZ polimeriza y forman una anilloen el centro de la célula.•FtsA es una enzima ATP hidrolasa que provee la energía para ensamblar proteínas en el divisoma.•ZipA ancla a FtsZ a la membranacitoplasmática.•FtsI es una proteína involucrada en

la síntesis de peptidoglucano yes también llamada proteína de unión a penicilina (su

actividad esbloqueada por el antibiótico).

Replicación del

ADN

La replicación del ADN ocurre previo a laformación del anillo FtsZ, este se forma en espacio entre los cromosmas duplicados.

el

•MinC es un inhibidor de la división celular ypreviene que FtsZ ensamble el anillo hasta que el centro se encuentre formado.•MinE inhibe la actividad de MinC y se ancla alcentro de la división.•FstK participa en la elongación.•FstZ también tiene actividad de GTP hidrolasa, libera energía para la polimerización y despolimerización, así como para elensamblaje y desensamblaje del anillo.

Proteína MreB y lade las bacterias

forma

La presencia de la proteína MreBse ha relacionado con la forma de las bacterias no cocoides.•FtsZ tubulina bacteriana.•MreB actin

abacteriana.

Nature Cell Biology 5, 175 - 178 (2003)

Autolisinas

Pequeñas aberturas sonllevadas a cabo por las enzimas autolisinas que tiene una función similar a la lisozima.Las autolisinas se encuentran presentes en el complejo divisoma.La síntesis del nuevo peptidoglocano deja en la células Gram positivas una cicatriz.Las aberturas y la síntesis debe ser coordinada para evitar la autolísis de la célula.

Bactoprenol ytranspeptidaciónEl bactoprenol acarrea los precursores de la pared

celular, en elperiplasma interactúa con la enzima que inserta los precursores de pared celular y cataliza la formación del enlace glucosídico.La transpeptidasa forma el enlace peptídico entre las cadenasde aminoácidos de las unidades de mureína.

Crecimiento

exponencialCuando un cultivo se duplicade manera regular durante un intervalo de tiempo, se denomina crecimiento exponencial.Una gráfica aritmética del crecimiento muestra un incremento constante mientras una logarítmica (log10) permite observar conrespecto al tiempo cuando elcrecimiento es exponencial y puede entonces calcularse el tiempo de generación.

Tiempo de generaciónTiempo de generación (G) es el tiempo requerido para que una célula se divida o una población se duplique.

G = t/n

Si partimos de una célula al cabo de una generación habrá duplicado su número y así sucesivamente en cada generación.

Como sepuede comprobar el crecimiento se produce

progresión geométrica:

en

1 generación -------------> 2 células

2 generaciones -------------> 4 células

3 generaciones -------------> 8 células

4 generaciones -------------> 16 células

5 generaciones -------------> 32 células

Tiempo de generación

To -------------> No1 generación -------------> 2No = No21 N =

No2n4No = No22

8No = No23

16No = No24

32No = No25

N = No2n

2 generaciones3 generaciones4 generaciones5

generaciones n generaciones (T)

------------->------------->------------->------------->------------->

lgN = lg No

+ n lg 2

lgN - lg

No lgN - lg Non

=n =

n = 3.3 (lg N

- lg No)lg

20.301

tG = 3.3

(lgN - lg No)

Escherichia coliBacillus megateriumStreptococcus lactisStaphylococcus aureus

Glucosa-salesSacarosa-salesLecheMedio de infusión decorazónMedio con lactosaLecheManitol-sales-extractode levaduraMedio definidoTestículos de conejo

172526

27-30

Streptococcus lactisLactobacillus acidophilusRhizobium japonicum

4866-87

344-461Mycobacterium tuberculosis

Treponema pallidum762-9321980

Tiempos de duplicaciónBacteria Medio

Tiempo de duplicación(minutos)

Curva de crecimiento

DC

EB

A

Tiempo

Log de

l núme

ro

de micr

oorg

anismo

s

Curva de crecimiento

•A (Fase Lag). Periodo de latencia o adaptación: no hayaumento significativo de la densidad celular, el crecimiento es asincrónico.•B (Fase Log). Periodo de crecimiento exponencial, el crecimiento es sincrónico y se alcanza la máxima velocidad de crecimiento.•C (Fase pre-estacionaria). Periodo de retardo desaparece el crecimiento exponencial, los microorganismos entran en estrés.•D (Fase estacionaria). Periodo estacionario: no hay cambios significativos de la densidad celular con respecto al tiempo, existe un equilibrio entre los microorganismos vivos y muertos.•E (Fase de muerte). Fase en la que el equilibro desaparece y predominan los microorganismos muertos. No hay nutrientes para el recambio y las condiciones del medio de cultivo son adversas para el crecimiento.

Tipos de cultivo

•Cultivo•Cultivo•Cultivo

enenen

lotelote alimentadocontinuo

Temperatura Óptimo

(3)

Velocidad decrecimiento (2

)

(1). Gelificación de lamembrana; los procesos de transporte se llevan a cabo lentamente y

MínimoMáximo

(1)

(4)Temperatur

ano(2). (3).

hay crecimiento.Las reacciones enzimáticasLas reacciones enzimáticas

aumentan su velocidad.se llevan a cabo a su máximavelocidad.

(4). Desnaturalización de proteínas y membrana citoplasmática. Lisis térmica.

Temperatura.

Temperatura. Clasificación.

0 - 20°C

Psicrófilos

Flavobacterium sp. 13ºC (b-)

20 - 40°C

Mesófilos

Escherichia coli 37ºC (b-)

40 – 60°C

Termófilos

G. stearothermophylus 60ºC (b+,

esp)

60 – 80°C

Hipertermófilos

Thermococcus celer

> 80°C

Termófilos extremos

Pyrodictium brockii

Psicotróficos: Microorganismos que

crecen a temperatura ambiente perocausan contaminación en condiciones de

refrigeración.

Clasificación de microorganismos de acuerdo a su temperatura óptima de crecimiento

1234567891011121314

Acidófilos

Neutrófilos

Alcalófilos

pHMicroorganismos pH

pH

Nature 409, 1092-1101 (22 February 2001)

pH 3.3–3.5 pH 8.8–

8.3

Oxígeno

AerobiosObligados

Es necesario para el crecimiento,

contiene SOD y catalasa.

Crecen mejor en presencia de oxígeno, presentan SOD y

catalasa.

Respiraciónaerobi

aRespiració

n aerobia,

anaerobia y

fermentación

Respiración aerobia

Micrococcus luteusP. aeruginosa

Enterobacter sp.S. cerevisiae

Facultativos

Microaerofilicos

Requieren baja concentración de

O2, presentan SOD y catalasa.

Spirillum vollutans

AnaerobiosAerotolerantes

No requieren O2, pero crecen en

su presencia. Sólo SOD.El O2 es letal, no contiene enzimas

destoxificantes

Fermentación

S. pyogenesClostridium sp.

Metanobacteriumformicicum

Obligados

Fermentación o

respiraciónanaerobia

Enzimas Metabolismo Ejemplos

Relación con el O2Crecimiento

en medio fluido

de Tioglicolato.

Aerobioobligado

Aerobio

facultativo

Microaerofílico

Anaerobioaerotolera

nte

Anaerobioobligado

Cultivo de anaerobios

Jarra de anaerobiosis

NaHCO3 + NaBH4 + O2 → CO2 + H2O + H2

Concentración de solutos

No Halófilos

Crecen en concentraciones

de 1-6 % de NaCl

Halófilos moderados

Crecen en concentraciones

de 6-15% de NaCl

Halófilos extremos

Crecen en concentraciones

de 15-30% de NaCl

Halotolerantes

Toleran disminuciones en el aw pero crecen mejor en

ausencia de solutos.

Osmófilos

Son capaces de vivir en altas concentraciones de azúcares.

Xerófilos

Crecen en condiciones de aw bajo.

Concepto Definición

Actividad del Aguaaw es la relación entre la presión de vapor del aireen equilibrio con una sustancia o solución a la presiónde vapor a la

mismatemperatura del agua pura.

crecimiento

desarrollan1.00

00.9950.9800.9500.9000.8500.8500.8000.750

Agua puraSangre humana Agua salada

PanMiel de maple,

jamónSalam

iPastel de frutas,

jaleaLagos

saladosCereales,

dulces, frutas secas

Caulobacter, SpirillumStreptococcus, Escherichia

Pseudomonas, Vibrio Muchos cocos G+ Cocos G- Saccharomyces rouxii

Saccharomyces bailii, PenicilliumHalobacterium, Halococcus

Xeromyces bisporus y otros hongos xerófilos.

aw Medio de Microorganismos que

Formación de solutoscompatibles

Bacterias no fotótrofas

Glicina betaína , prolina (G+),glutamato

(G-) Sacarosa,

trehalosaa-

glucosilglicerolManitol,

glucosidos, prolina,P

DSGlicina

betaínaGlinina betaína.

Ectoína, trehalosa

0.97 – 0.90

Cianobacterias de agua dulceCianobacterias marinasAlgas marinas

0.980.92

Cianobacterias de lagos saladosBacterias fototrópicas,

anoxigénicas halofílicas( Ectothiorhodospira)Arqueas halófilas

extremas (Halobacterium) y algunas bacterias (Haloanaerobium)

Alga verde halofílica (Dunaliella) Levaduras xerófilasHongos filamentosos xerófilos

0.90 – 0.75

KCl 0.75

GlicerolGlicerolGlicerol

0.75

0.83 – 0.620.72

– 0.61

Organismo Soluto principal aw máximo