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UNIDAD III: TAXONOMÍA Y
CRECIMIENTO BACTERIANO
UNIDAD III: Taxonomía microbiana convencional y
molecular. Crecimiento bacteriano. Determinación de
abundancia y biomasa microbiana. Curva de
crecimiento. Productos microbiológicos de carácter
industrial.
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• Concepto de especie y cepa.
• Nomenclatura binomial. Ej. Bacillus
acidocaldarius
TAXONOMÍA: ciencia de la clasificación
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Taxonomía
Convencional Molecular
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Taxonomía bacteriana convencional
a) Características morfológicas
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a) Características morfológicas
Taxonomía bacteriana convencional
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b) Tipos de metabolismo
c) Características bioquímicas
d) Condiciones ambientales
e) Sensibilidad a los antibióticos
f) Patogeneidad
g) Relaciones simbióticas
h) Características inmunológicas
i) Hábitat de origen
Taxonomía bacteriana convencional
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Taxonomía bacteriana convencional
Manual Bergeys: Claves dicotómicas
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Taxonomía molecular
a) Composición de bases del ADN: proporción GC
b) Secuenciación de nucleótidos
c) Hibridación de ADN
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Composición de bases del ADN: proporción GC
Márgenes de la composición GC de varios organismos
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Secuenciación de nucleótidos
PCR
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GCAGCTACCATGACAGTCGAGCGGAGACCGGAGCTTGCTCCTGAATTCAACGGC
GGACGGGTGAGTAATGCCTAGGAATCAGCCTGGTAGTGGGGGACAACGTTTCGA
AAGGAACGCTAATACCGCATACGTCCTACGGGAGAAAGCAGGGGACCTTCGGGC
CTTGCGCTATCAGATGAGCCTAGGTCGGATTAGCTAGTTGGTGAGGTAATGGCTC
ACCAAGGCGACGATCCGTAACTGGTCTGAGAGGATGATCAGTCACACTGGAACT
GAGACACGGTCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTGGACAATGG
GCGAAAGCCTGATCCAGCCATGCCGCGTGTGTGAAGAAGGTCTTCGGATTGTAA
AGCACTTTAAGTTGGGAGGAAGGGTAGTAACTTAATACGTTGCTGTTTTGACGTTA
CCGACAGAATAAGCACCGGCTAACTCTGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACAAAGG
GTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCGTAAAGCGCGCGTAGGTGGTTTGTTAA
GTTGGATGTGAAATCCCCGGGCTCAACCTGGGAACTGCTTTCAAAACTGACGAG
CTAGAGTATGGTAGAGGGTGGTGGAATTTCCTGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAT
ATAGGAAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACCACCTGGACTGATACTGACACTGA
GGTGCGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGT
AAACGATGTCAACTAGCCGTTGGGAGCCTTGAGCTCTTAGTGGCGCAGCTAACG
CATTAAGTTGACCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGTTAAAACTCAAATGAATTG
ACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAA
GAACCTTACCAGGCCTTGACATCCAATGAACTTTCCAGAGATGGATTGGTGCCTT
CGGGAACATTGACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATG
TTGGGTTAAGTCCCGTAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTACCAGCACGTAAT
GGTGGGCACTCTAAGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGA
CGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGTCG
GTACAAAGGGTTGCCAAGCCGCGAGGTGGAGCTAATCCCACAATACCGATCGTA
GTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCG
CGAATCAGAATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTTTACACACCGCCCGTC
ACACCATGGGAGTGGGTTGCACCAGAAGTAGCTTAGTGCAACTCTCCGGAGGAC
TGGTTACTC
Secuenciación de nucleótidos
Secuencia del gen 16S ARNr
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Hibridación de ADN
Organismos a comparar
Organismo 1 Organismo 2 Organismo 3 Organismo 4
Preparación del ADN
Cortar y marcar radiactivamente
ADN cortado ADN cortado ADN cortado Cortar y marcar
Desnaturalización por calor
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Hibridación del ADN Experimento de
hibridación Mezclar ADN de dos organismos y añadir un exceso de ADN no marcado:
ADN hibridado
ADN hibridado
ADN hibridado
ADN hibridado
ADN no hibridado
ADN no hibridado
ADN no hibridado
Porcentaje de hibridación
Resultados e interpretación:
ADN control (misma cepa)
1 y 2 son de la misma especie
1 y 3 son del mismo género
1 y son de distintos géneros
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CRECIMIENTO BACTERIANO
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Crecimiento de poblaciones
Crecimiento: aumento en el número de células
Crecimiento exponencial Progresión geométrica del número 2
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Nú
mer
o d
e cé
lula
s (e
scal
a ar
itm
étic
a)
Nú
mer
o d
e cé
lula
s (e
scal
a lo
garí
tmic
a)
Tiempo (horas)
Tiempo Número de células Tiempo Número de células
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N = N0 2n
Log N = log N0 + n log 2
n = log N – log N0
log 2
g = t / n
Cálculos de tiempos de generación
N = número final de células
N0 =número inicial de células
n = número de generaciones
g = tiempo de generación
t = horas o minutos de crecimiento exponencial
Ejemplo:
n= log 1x108 – log 5x107
log2
n=1
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Tiempo
Loga
ritm
o d
el n
úm
ero
d
e cé
lula
s
Latencia Exponencial Estacionaria Muerte
Curvas de crecimiento
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Fase exponencial
Obtención de gran cantidad de células
Obtención de metabolitos primarios microbianos: moléculas de bajo
peso molecular que tiene lugar durante las fases de crecimiento
exponencial y que contribuyen a la producción de biomasa o energía por
las células.
Ejemplos de productos de interés industrial:
Fertilizantes biológicos
Alcoholes
Aminoácidos
Ácidos orgánicos
Vitaminas
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Obtención de metabolitos secundarios microbianos: compuestos
orgánicos sintetizados por el organismo que no tienen un rol directo en el
crecimiento o reproducción del mismo. La ausencia de un metabolito
secundario no le impide la supervivencia.
Fase estacionaria
Ejemplos de productos de interés industrial:
Antibióticos
Toxinas
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Tiempo
Loga
ritm
o d
el
nú
mer
o d
e cé
lula
s
Tiempo Lo
gari
tmo
del
n
úm
ero
de
célu
las
Tiempo
Loga
ritm
o d
el
nú
mer
o d
e cé
lula
s
Bacteriostático Bactericida Bacteriolítico
Contaje de células viables
Contaje de células totales
Fase de muerte
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Productos microbiológicos de carácter industrial
Producto Microorganismo productor
Antibióticos
Penicilina
Tetraciclina
Penicillium chrysogenum
Streptomyces griseus
Bebidas alcohólicas
Vinos
Cervezas
Saccharomyces ellipsoideus
S. cerevisiae y S. caribergensis
Enzimas
Amilasa bacteriana
Pectinasas
Bacillus subtilis
Aspergillus wentii, A aureus
Ácidos orgánicos
Ácido láctico
Ácido acético (vinagre)
Lactobacillus delbruckii
Gluconobacter suboxidans
Bioinsecticida
Proteína paraesporal
Bacillus thuriginensis
Fertilizantes biológicos
Bradyrhizobium japonicum
Azospirillum spp
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Cultivos continuos
Quimiostato
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Cultivos continuos
Turbidostato
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Efectos ambientales sobre el
crecimiento microbiano
Temperatura
pH
Disponibilidad de agua
Oxígeno
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Óptimo
Máximo
Mínimo
Las reacciones enzimáticas
tienen lugar a velocidades
en constante aumento
Las reacciones
enzimáticas tienen lugar
a la máxima velocidad
posible
Desnaturalización
proteica; colapso de la
membrana citoplasmática,
lisis térmica
La membrana se gelifica; el
transporte a través de ella es
tan lento que no hay
crecimiento
Tasa d
e c
recim
ien
to
Temperatura
Efecto de la temperatura sobre la velocidad de
crecimiento y consecuencias moleculares para la célula
Temperatura
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Relación entre la temperatura y las velocidades de crecimiento de psicrófilos,
mesófilos, termófilos y dos hipertermófilos diferentes. En cada caso, se indican las
temperaturas óptimas de microorganismos representativos
Psicrófilo
Mesófilo
Termófilo Hipertermófilo Hipertermófilo
Temperatura
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pH
Aumenta
la acidez
Aumenta
la
alcalinidad
Acid
ófilo
s
Alc
aló
fidos
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Disponibilidad de agua o
actividad de agua
Contenido de agua
Concentración de solutos
Actividad de agua: presión de vapor de la solución
dividida por la presión d evapor del disolvente
Célula normal en solución isotónica Célula plasmolizada en solución
hipertónica
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Clasificación de microorganismos en
base a su aw
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Oxígeno
Aerobios
Facultativos
Obligados
Microaerófilos
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Anaerobios
Aerotolerantes Estrictos
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Grupo Relación con el O2 Tipo de metabolismo
Aerobios
Estrictos
Necesario Respiración aerobia
Facultativos No necesario, pero crecen mejor con O2
Respiración aerobia, anaerobia, fermentación
Microaerófilos
Necesario pero a bajas tensiones Respiración aerobia
Anaerobios
Aerotolerantes No necesario, ni crecen mejor con O2
Fermentación
Estrictos Dañino o letal Fermentación o respiración anaerobia
Relaciones microbianas con el oxígeno