cultivo de microorganismos
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CULTIVO DE MICROORGANISMOS
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MICROBIOLOGIA
Eq. # 3
Gabriela de
Alejandro
Bibiana Lozano
Christian
Marroquín
Rolando
Ramírez
Arlenne
Valadez
NECESIDADES PARA EL CRECIMIENTO
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Carbono
Hidrógeno
Nitrógeno
Oxígeno
Fósforo
Azufre
Potasio
Sodio
Hierro
Magnesio
Calcio
Cloruro
NECESIDADES PARA EL CRECIMIENTO
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• En su mayor parte, la materia orgánica consiste en macromoléculas formadas por enlaces anhidro entre los bloques de construcción.
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NECESIDADES PARA EL CRECIMIENTO
Enlaces
anhidro
Energía
química
Enlaces
fosfodiéster
La energía adicional necesaria para
mantener la composición citoplásmica
constante durante la proliferación se deriva
de la fuerza motriz protónica.
NECESIDADES PARA EL CRECIMIENTO
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Célula eucariota Mitocondrias o
cloroplastos
Célula procariota Membrana
citoplásmica de la
célula
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NECESIDADES PARA EL
CRECIMIENTO
• Gradiente electroquímico con dos componentes: diferencia en pH y diferencia en la carga e iónica.
• Exterior de la membrana más (+) que en el interior.
• Liberación de energía libre
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NECESIDADES PARA EL CRECIMIENTO
ENERGIA LIBRE
• Desplazamiento
• Mantener gradientes
• Sintetizar enlaces anhidro en ATP
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CÉLULA
•ATP
NECESIDADES PARA EL CRECIMIENTO
FUENTES DE ENERGÍA METABÓLICAChristian Marroquín Ruiz
4-A
Microbiología05:08
• Los 3 mecanismos principales para la generación de energía metabólica son: fermentación, respiración y fotosíntesis.
• Para el desarrollo de un microrganismo es necesario al menos uno de estos mecanismos
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
FERMENTACIÓN
• La transformación de ATP en la fermentación no se acopla con la transferencia de electrones.
• La fermentación se caracteriza por la fosforilación del sustrato, un proceso enzimático en el cual los enlaces de pirofosfato se donan directamente al ATP por un intermediario metabólico fosforilado.
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
FERMENTACIÓN
• El intermediario metabólico fosforilado se forma por procesos metabólicos de sustrato susceptibles de fermentación como la glucosa, lactosa o arginina.
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
RESPIRACIÓN
• La reducción química de un oxidante a través de una serie especifica de transportadores de electrones en la membrana establece la fuerza motriz protónica a través de la membrana bacteriana.
• El reductor puede ser un compuesto orgánico o inorgánico.
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
FOTOSÍNTESIS
• La fotosíntesis es similar a la respiración en el sentido de que la reducción de un oxidante a través de una serie especifica de transportadores de electrones establece una fuerza motriz protónica.
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
• La diferencia consiste en que la fotosíntesis se crean el reductor y el oxidante por medios fotoquímicos por medio de energía luminosa absorbida por los pigmentos en la membrana; así, la fotosíntesis continua en tanto exista una fuente de energía luminosa.
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
• Las plantas y algunas bacterias son capaces de invertir cantidades de energía luminosa para hacer del agua un reductor del dióxido de carbono.
• El oxigeno participa en este proceso y se produce materia orgánica.
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
• La oxidación de la materia orgánica por un aceptor de electrones puede proporcionarles a microorganismos energía en ausencia de una fuente luminosa.
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
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FUENTES DE ENERGIA
METABOLICA
NUTRICIÓN
• - Los nutrientes se clasifican en base a los elementos que aportan
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FUENTES DE CARBONO
organismos
Autótrofosno necesitan nutrientes
orgánicos para su desarrollo
fotosintéticos
utilizan energía de fotosíntesis para reducir el
dióxido de carbono a expensas del agua.
quimiolitrotofos
Utilizan sustratos inorgánicos
como hidrógeno y tiosulfato como
reductor y dióxido de
carbono como fuente de carbono.
HeterótrofosRequieren carbono orgánico que debe encontrarse en una forma que puedan
asimilar
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NUTRICION
Los sustratos de crecimiento se deben administrarse a niveles
apropiados para la cepa
las concentraciones que sostienen el
desarrollo del microorganismo pueden inhibir el
desarrollo de otro.
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NUTRICION
• Muchos microorganismos respiratorios producen más del dióxido de carbono necesario para satisfacer sus necesidades, en tanto que otros requieren fuentes de dióxido de carbono en su medio de cultivo.
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NUTRICION
FUENTES DE NITRÓGENO
• Constituyente importante de las proteínas, ácidos nucleicos y otros compuestos, y constituye casi 5% del peso seco de una bacteria típica
• El nitrógeno inorgánico molecular (n2), es muy prevalente y estable.
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NUTRICION
Puede proporcionarse en diversas formas y los
microorganismos varían en cuanto a su capacidad
para asimilarlo
Producto terminal es la forma más reducida (NH3).
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NUTRICION
Fijación de nitrógeno: capacidad de asimilar N2 en forma reducida como NH3
• Necesita grandes cantidades de energía metabólica
• Se desactiva con facilidad por el oxígeno
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NUTRICION
Amonificación:
La producción de NH3 por desaminación de aminoácidos
• El amoniaco se introduce en la materia orgánica por vías bioquímicas que incluyen al glutamato y glutamina.
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NUTRICION
• Capacidad de asimilar nitrato (NO3−) y nitrito (NO2−) mediante la conversión de estos iones en NH3. Tales procesos se conocen como reducción de nitratos por asimilación y reducción de nitritos por asimilación, respectivamente.
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NUTRICION
Desnitrificación
Emplean estos
iones ()como
aceptores
terminales de
electrones en la
respiración
Convertir NH3 a N2 gaseoso
bajo condiciones anaerobias
-Nitrosomonas
-Nitrobacter
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NUTRICION
• La reacción:
NH4+ + NO2− → N2 + 2H2O
En la cual un nitrito oxida al amoniaco, es un proceso microbiano que ocurre en aguas anóxicas en el océano y es la principal vía por la cual regresa el nitrógeno hacia la atmósfera.
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NUTRICION
FUENTES DE AZUFRE
• El azufre en su forma elemental no puede utilizarse por plantas o animales.
• Sin embargo, algunas bacterias autótrofas pueden oxidarse a su forma de sulfato (SO42−).
• La mayor parte de los microorganismos pueden utilizar sulfato como fuente de azufre, al reducir el sulfato al nivel de ácido sulfhídrico (H2S).
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NUTRICION
• Algunos microorganismos pueden asimilar H2S directamente del medio de cultivo, pero este compuesto puede ser tóxico para muchos de ellos.
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NUTRICION
FUENTES DE FÓSFORONecesario como
componente del ATP,
ácidos nucleicos y
coenzimas como NAD,
NADP y flavinas
-Lípidos (fosfolípidos, lípido A)
-Componentes de las paredes celulares
- Algunos polisacáridos
capsulares
- Algunas proteínas sufren fosforilación
Siempre se asimila en forma de
fosfato inorgánico libre (pi).
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NUTRICION
FUENTES DE MINERALES
Mg2+ y K+
Esenciales para
la función e
integridad de los
ribosomas.
(Mg2+) y
(Fe2+)
Magnesio en las
moléculas de clorofila, el
hierro como parte de las
coenzimas de los
citocromos y peroxidasas
Ca +
Constituyente de las paredes celulares de
bacterias Gram positivas 05:08
NUTRICION
• Durante la elaboración de un medio para el cultivo de la mayor parte de los microorganismos, es necesario proporcionar fuentes de potasio, magnesio, calcio e hierro, por lo general en sus formas iónicas (K+, Mg2+, Ca2+ y Fe2+).
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NUTRICION
• Son necesarios muchos otros minerales (p. ej., Mn2+, Mo2+, Co2+, Cu2+ y Zn2+); éstos con frecuencia pueden suministrarse en agua corriente
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NUTRICION
FACTORES DE CRECIMIENTO
• Compuesto orgánico que debe contener la célula a fin de desarrollarse, pero que es incapaz de sintetizar.
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NUTRICION
Microorganismos capaces de sintetizar los
bloques para la construcción de macromolécula
s
Sintetizados por
secuencia de
reacciones enzimáticas
Cada enzima
producida por un gen especifico
Mutación de gen en el
microorganismo
Ruptura de la cadena enzimática
El microorganismo debe de obtener el compuesto del entorno
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NUTRICION
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Se utiliza un medio de cultivo liquido, pero se le puede añadir agar o gel sílice
Agar es un polisacárido extraído de algas marinas.
Debe de contar con todos los nutrientes necesarios para el Moo e incluyen
pH Temperatura Aireación
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
NUTRIENTES
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
• 2mg/LDonador y
aceptador de hidrógeno
• 1g/LFuente de Carbono
• 1g/LFuente de nitrógeno
• Azufre: 50mg/L
• Fosforo: 50mg/L
• Oligoelementos: 0.1-1 mg/LMinerales
•Aminoácidos: 50mg/L
•Purinas: 50mg/L
•Pirimidinas: 50mg/L
•Vitaminas: 0.1-1mg/L
Factores de crecimiento
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
CONCENTRACIÓN DE IONES DE HIDROGENO (PH)
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
El pH optima debe determinarseempíricamente para cada especie
La mayor parte de los Moo se
desarrolla en un pH de 6.0-8.0
Neutrolófilos
pH interno de 7.5
Algunas formas se desarrollan en un
Ph de 3.0
Acidófilos
Ph Interno 6.5
Otros tiene un Ph de hasta 10.5
Alcalófilos
Ph interno de 9.5
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
TEMPERATURA
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
La temperatura va a variar ampliamente dependiendo
de la especia
Psicrófilos
15-20°C
Mesófilos
30-37°C
Termófilos
50-60°C
Hipertermofilos
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
AIREACIÓN
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
Aerobio obligados
• De manera especifica necesitan oxigeno como aceptador de hidrogeno
Anaerobios facultativos
• Tienen una capacidad para de vivir de forma aerobia o anaerobio
Anaerobios obligados
• Requieren una sustancia diferente al oxigeno como aceptador de hidrogeno
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
CONCENTRACIÓN DE IONES DE SALES Y PRESIÓN OSMÓTICA
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
Halófilos
•Microorganismos que requieren concentraciones elevadas de sales
Osmófilico
•Microorganismo que requiere una presión osmótica elevadas
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Factores ambientales que afecta el crecimiento
MÉTODOS DE CULTIVO
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MEDIOS DE CULTIVO
La técnica y medio de cultivo utilizados dependen de lanaturaleza de la investigación. En términos generales,pueden encontrarse tres situaciones:
• 1) Cultivar un grupo de células de una especie enparticular que se encuentran a la mano
• 2) Establecer el número y tipo de microorganismospresentes en un material dado
• 3) Aislamiento de un tipo particular de microorganismo apartir de una fuente natural.
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Métodos de Cultivo
• Para poder realizar unmedio de cultivo esnecesario reproducir lascondiciones apropiadaspara el desarrollo delmicroorganismo. El pH, latemperatura y la cantidadde oxigeno son fáciles dereplicar pero lascondiciones del medio yalgunos nutrientes no estan fácil.
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Métodos de Cultivo
ESTUDIO MICROBIOLÓGICO DE MATERIALES NATURALES
• Un material puede contener muchosmicroorganismos. Para el estudio de losmicroorganismos que se encuentran en unmaterial es necesario utilizar diversos medios decultivo con el fin de satisfacer las necesidades decada microorganismo y utilizar diferentescondiciones de incubación.
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Métodos de Cultivo
AISLAMIENTO DE UN MICROORGANISMO EN
PARTICULAR• Para el aislamiento de un microorganismo en
particular se debe de realizar el en un medio decultivo especifico para el microorganismo quedeseamos cultivar.
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Métodos de Cultivo
AISLAMIENTO DE UN MICROORGANISMO EN PARTICULAR
• Posteriormente se transfiere la coloniadel microorganismo particular a otromedio, de esta manera dar nuevosenriquecimientos para ese tipo debacteria y que siga creciendo. Y asísucesivamente hasta tener un cultivo“Puro” de ese tipo de bacterias para sipoder ser estudiadas de una maneramas fácil.
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Métodos de Cultivo
AISLAMIENTO DE UN MICROORGANISMO EN PARTICULAR
• Una manera mas fácil debuscar un tipo particular demicroorganismo en materianatural es utilizando un mediode cultivo diferencial, de estamanera el microorganismoque buscamos tendrá unaspecto distintivo.
• Ejemplo: E. coli en agar EMB.Las colonias se tornaran de uncolor verdoso iridiscente.
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Métodos de Cultivo
AISLAMIENTO DE MICROORGANISMOS
EN CULTIVOS PUROSPara estudiar un microorganismo es necesario manipularlo encultivos puros sin otros microorganismos. Para llevar a caboesto, debe aislarse una sola célula de todas las demás ycultivarse de forma tal que su progenie permanezca aislada.
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Métodos de Cultivo
CULTIVO EN PLACA
• Se realizan los cultivosen placa con unagente para laformación del gelllamado “Agar”. Deesta manera se puedeinocular elmicroorganismo en elgel y llevarlo a unaincubadora para quepueda proliferar enforma de colonias.
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Métodos de Cultivo
• El método de vertido deplaca se mezcla unasuspensión de células conagar liquido a 50º y sevierte en una caja dePetri.
• Cuando el agar sesolidifica, las célulaspermanecen inmóviles,proliferan y dan origen alas células. Si se utiliza lasuspensión celularcorrectamente entonceslas colonias estarán biendistribuidas.
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Métodos de Cultivo
• Otro método es estriado en placa.
• En este se crean estrías con la suspensiónoriginal de células sobre la placa con un asade alambre. Conforme se continúen lasestrías quedaran menor numero de células enel asa y las ultimas estrías tendrán pocascélulas. Posteriormente la placa se incuba.
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Métodos de Cultivo
DILUCIÓN
• Existe otro método llamado de “Dilución”. Eneste se crea una suspensión de células, la cualse disuelve en una serie de diluciones hastaque ya no tenga células. Cada solución secoloca en una placa individualmente y seincuban. Este método se utiliza cuando lamuestra tiene muchos microorganismos.
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Métodos de Cultivo