¡Transformando Vidas!

PROCESOS BIOTECNOLOGICOS

Q. EN .A. LUZ CARMEN CASTILLO MTZ.

Estructura

Eucariota: Núcleo esta definido.

Procariota: Su significado del griego es "Antesdel núcleo" ya que no poseen un núcleocelular lo que conlleva a que su ADN notenga una envoltura nuclear y que estelibremente en el citoplasma

Bacteria: Son organismos unicelulares muypequeños y relativamente sencillos. Sonprocariotas.

ELEMENTOS OBLIGADOS

• Pared celular

• Membrana

plasmática

• Citoplasma

• Ribosomas

• Región nuclear

ELEMENTOS

FACULTATIVOS

• Flagelos

• Pelos

• Endosporas

• Inclusiones

citoplásmicas

• Cápsula

PROCARIOTA

La célula bacteriana consta de elementos:

• obligados como el citoplasma. Presentaun aspecto viscoso, y en su zona centralaparece un nucleoide que contiene lamayor parte del ADN bacteriano.

• Facultativos: Muchas bacterias puedenpresentar flagelos generalmente rígidos,implantados en la membrana medianteun corpúsculo basal . Pueden poseertambién, fimbrias o pili muy numerosos ycortos, que pueden servir como pelossexuales para el paso de ADN de unacélula a otra

Movilidad y fijación

Examples of bacterial flagellaarrangementschemes.

A-Monotrichous; B-Lophotrichous; C-Amphitrichous; D-Peritrichous

Morfología de las bacterias

La clasificación de las bacterias se basa en el

estudio de sus características mediante

técnicas que oscilan entre las más sencillas

tinciones y los más complejos estudios

moleculares.

La bacterias se pueden agrupación y color:

Gram positivas o Gram negativas. La mayor

parte de las bacterias puede ser ubicada en

uno de estos dos grupos o en un tercero, de

acuerdo a la resistencia al ácido alcohol que

presenten.

Tinción de Gram

• Con la tinción diferencial de Gram, herramientade gran utilidad, una proporción importante debacterias puede dividirse en dos grandesgrupos: Gram positivas (se observan de colorazul - debido al colorante cristal violeta) y Gramnegativas (pierden el cristal violeta y conservanla safranina - se aprecian de color rojo).

• La técnica se basa en las diferencias físicasfundamentales de la pared celular y empleacolorantes catiónicos (cristal violeta ysafranina), que se combinan con elementoscargados negativamente.

La pared celular de los procariotas

Gram positivas Gram negativas

En Bacteria el

peptidoglicano representa

hasta el 90% de la pared

En Bacteria el

peptidoglicano constituye el

10% de la pared

La capa responsable de la rigidez en las

paredes de Gram (+) y Gram (-) es el

peptidoglicano (o mureína).

Bacteria Gram positivas

La pared contiene además delpeptidoglicano pequeñas cantidades deácidos teitoicos.

• Muchas Bacteria Gram positivas tienenvarias capas de peptidoglicano (hasta 25).

En Bacteria Gram negativasla pared contiene además de peptidoglicano

una capa adicional compuesta delipolisacárido

• Envoltura celular - Cuenta con 3 capas:membrana citoplásmica, pared celular ycápsula/glicocálix

Gramnegativas

• Bacilos aerobios:

Acinetobacter, Flavobacterium,

Pseudomonas.

• Bacilos facultativos:

Aromonas, Citrobacter, Salmonella,

Shigella, Vibrio, Yersinia, Serratia,

Escherichia, Campylobacter

Tipos de metabolismo

Fuente de carbono

• AUTOTROFOS: Carbono Inorgánico

Cuya fuente única de carbono es el CO2

• HETEROTROFOS: Carbono Orgánico

Cuando su fuente de Carbono es materia

orgánica.

Fuente de energía

• FOTOTROFOS:

Energía Solar (LUZ).FOTOHETEÓTROFOS: Utilizan la luz como fuente

de energía y las biomóleculas como fuente de Carbono

LUZ

Compuesto Células

Orgánicos

FOTOAUTÓTROFOS: Utilizan la luz como fuente de energía y el CO2 como fuente de Carbono

Luz O2

CO2 Células

Fuente de energía

• QUIMIOTROFOS:Energía química.

QUIMIOHETERÓTROFOS:

O2 CO2

Compuesto Células

Orgánicas

• QUIMIAUTOTROFOS:

Cuya fuente de energía es un compuesto

químico que se oxida.

Fe +2 Fe +3

H2S S

CO2 Células

Formas bacterias.

• Oval o esférica

(coco)

• Cilíndrica o en forma

de bastón (bacilo)

• Formas intermedias

de algunos casos

anteriores.(Esférica y

bastón = cocobacilo)

• Espiral o helicoidal

(espirilo)

• Filamentosa

Agrupación bacteriana

• COCOS (aislado)

En parejas: Diplococos.

En cadena: Estreptococos.

En cubo: Tétradas.

En racimos: Estafilococos.

En forma cúbica de 8 elementos: Sarcinas.

Agrupaciones helicoidales

• HELICOIDAL

Borrelia

Treponema

Leptospira

Reproducción• Las bacterias se

desarrollan a un tamañofijo, y cuando sereproducen lo hacen através de fisión binaria esuna forma dereproducción asexual.Bajo condiciones optimasuna bacteria puededesarrollarse y dividirseextremadamente rápido,así las poblaciones

bacterianas puedenduplicarse hasta en 9.8minutos.

Reproducción

• Generalmente las bacterias sereproducen por bipartición.

• Tras la duplicación del ADN, que estádirigida por la ADN-polimerasa que seencuentra en los mesosomas, la paredbacteriana crece hasta formar untabique transversal separador de lasdos nuevas bacterias.

Reproducción por bipartición

• Tras la duplicación de ADN, que estadirigida por al ADN-polimerasa que seencuentra en los mesosomas, la paredbacteriana crece hasta formar untabique transversal separador de lasdos nuevas bacterias.

• Pero además de este tipo dereproducción asexual, las bacteriasposeen unos mecanismos deproducción sexual o parasexual,mediante los cuales se intercambiasfragmentos de ADN.

Que puede realizar por:

• Transformación.

• Conjugación

• Transducción

Transformación

• Consiste en el intercambio genético

producido cuando una bacteria es

capaz de captar

fragmentos de ADN,

de otra bacteria que

se encuentran

dispersos en el medio

donde vive.

Conjugación

• En este proceso, una bacteria

donadora F+ transmite a través de un

puente o pili, un fragmento de ADN, a

otra bacteria receptora F-.

• La bacteria que se llama F+ posee un

plásmido, además del cromosoma

bacteriano

Transducción

• En este caso la transferencia de ADN

de una bacteria a otra, se realiza a

través de un virus bacteriógrafo, que

se comporta como vector intermedio

entre las dos bacterias.

Tarea 1

• Realizar una investigación de la célula eucariota, y realizar un cuadro comparativo

entre los eucariotas y las procariotas

Ejemplos:

• LEVADURAS

• ALGAS

• PROTOZOOS

PROTOZOO

• Su tamaño va desde 1 µm, son visible

a simple vista.

• Se multiplican por bipartición o

gemación o esporulación o

reproducción asexual.

• Se encuentran en agua dulce,

salada, suelos, plantas y parásitos

animales

Alga celular

• Pueden ser microscópicos o gigantes de mas de 100 pies.

• Su reproducción es por fisión binaria asexual.

• Crecen en agua dulce y marina y en el suelo.

Algas y microalgas:

biohidrógenoOrganismos fotosintéticos.

Viven usualmente en medios acuáticosaunque también se pueden encontraren ambientes terrestres y algunasespecies pueden en condicionesheterótrofas.

Especies: Formas unicelulares(microalgas)

Estructuras muy complejas (macroalgas).

Alimento: Son fosfatos y nitratos quepueden extraer de residuos orgánicos.

Aplicaciones: Como fertilizantes, como

alimento y suplemento de efluentes y

como materia prima para cosméticos.

En años recientes se han estudiado

como alternativa para la obtención

de biocombustibles: biodícel,

bioetanol, biohidrógeno y biometano.

Biorremediación: Degradación de

sustratos.

VIRUS

• No son considerados como células.

• Son parásitos obligados es decir requieren

una célula viva para su propagación.

• Su tamaño es de 0.015 µm a 0.2 µm

• Consta de una cadena de Ác. Nucléico o

ADN O RNA envuelta en una capa de

proteína.

Tarea 2

Realizar un esquema de cada de lassiguientes bacterias su forma, tipo debacterias por su tinción gram, tipo dealimentación y su reproducción.

1.- Escherichia coli

2.- Bacillus subtilis.

3.-Streptococcus faecalis

4.- Staphylococcus aureus

5.-Pseudomonas

6.- Saccaromyces cereviceae

Aislamiento e identificación

Aislamiento e identificación

Introducción

Para que un M.O. pueda desarrollar debe tomardel ambiente las sustancias necesarias paraobtención de energía que será empleada parala biosíntesis y como consecuencia particularla reproducción celular. A estas sustancias seles llama nutrientes.

Un medio de cultivo debe contener todos losnutrientes necesarios en cantidadesadecuadas para sobrevivir.

Medios de cultivo

Conjunto de nutrientes con determinadas

condiciones ambientales que permiten que

los microorganismos crezcan y se

reproduzcan. Aportan carbón y nitrógeno y

elementos minerales, factores

decrecimiento, agua y pH adecuado.

Usos

1) Separación y aislamiento de los diferentes especies de microbios presentes en una siembra.

2) Como paso previo para el estudio e identificación del mio. Problema.

3) Estudios microscópicos. Visualización de las características de las colonias en medios sólidos.

4) La realización de antibiogramas para determinar la sensibilidad.

5) Pruebas CMI (Concentración mínima de inhibición)

6) Para conservación de especias microbianas o muestras.

Requerimientos

ENERGETICOFuentes de Carbono:

Azucares

Fuentes de Nitrógeno;

Gelatinas

NO ENERGETICOS

Fuentes de Azufre: Aminoácidos.

Fuentes de fósforos:

Fosfatos.

Factores de crecimiento: Sales.

Factores de arranque:

Factores inhibidores:

Componentes principales

• Agar.

• Vitaminas.

• Factores de crecimiento.

• Extractos de carne o levaduras

• Minerales

Extracto de carne

• Contiene las substancias hidrosolubles del tejido animal que incluyen carbohidratos,

compuestos orgánicos de nitrógeno, vitaminas hidrosolubles y sales.

PectonaPrincipal fuente de Nitrógeno orgánico:

puede contener además algunas vitaminas y a veces carbohidratos, dependiendo del

material proteico digerido.

pH

• pH óptimo 6.5 a 7.5 La mayoría de las

bacterias asociadas a la vida vegetal

o animal.

• pH mínimo 0.5 o máximo de 9.5 para

algunas especies exóticas

Agua

• Presión Osmótica: Tensión que se ejercecuando el agua difunde a través de unamembrana.

• Presión hidrostática: Tensión al líquido.

• Halofilicas: Bacterias que viven en altasconcentraciones de NaCl.

• Halofilicas facultativas: Bacterias queviven con o sin NaCl.

• Plasmolisis: La bacteria explota.

Agar

• Usado como agente solidificante; el agar disuelto se gelifica cuando la

temperatura se reduce por debajo de 45 ºC; el agar no es fuente de nutrientes para las bacterias.

Extracto de levadura• Una fuente muy rica de vitaminas B; contiene además nitrógeno orgánico

y compuestos carbonados.

5.- Clasificación de los medios

1. Medios basales: Son medios simples quecontienen en general los nutrientesesenciales para promover el desarrollo amicroorganismos poco exigentesnutricionalmente ‘in vitro’ . Ejemplo : A.N. M.E.

2. Medios enriquecidos: Son medios que hansido complementado con otros nutrientesque proporcionan, ‘Factor de crecimiento’cuya finalidad es promover el desarrollo deM.O. mas exigentes. Ejemplo G.A.S., G.Ch.

3.- Medios selectivos o inhibitorios: Seutiliza para suprimir el desarrollo y almismo tiempo promover y/o seleccionarel crecimiento de los M.O. patógenosque pudieran encontrarse en dichamuestra. Ejemplo: A.V.B. y A.BP.

4.- Medios Diferenciales: Contienensustancias químicas o indicadores quepermiten identificar con facilidadalgunos géneros o especies bacterianaspor el aspecto característico de lascolonias y su capacidad bioquímica.Ejemplo: Las bioquímicas.

5.- Medios de enriquecimiento: Songeneralmente caldos que poseen un efectoinhibitorio sobre géneros bacterianosfavoreciendo al mismo tiempo al desarrollode otro que interesa más. Ejemplo: Caldotetrationato.

6.- Medios de transporte: Sirven para mantenerviables a los M.O., por un lapso corto detiempo y que posteriormente deseamosrecuperar. Tienen la capacidadamortiguadora que facilita la viabilidad delM.O., para que no se multiplique pero quepermanezca latente. Ejemplo: Cary-Blair

7.- Medios de conservación: Songeneralmente medios basales,destinados para el mantenimiento debacterias, estos medios deben estardesprovistos de carbohidratos, esto escon el propósito de que el medio nose acidifique y las bacterias nomueran.

Ejemplo: B.A.B.

Técnicas para aislar e identificación de microorganismos

1. Material de siembra

2. Inoculo

3. Métodos de

aislamiento

Preparación de Inoculo

• Definición:

Es una cantidad suficiente y representativa de la

bacteria problema. Debe partir de un cultivo

puro con una concentración adecuada.

• Preparación:

Si la muestra es sólida o semisólida se tomada con

asa estéril.

Si la muestra es líquida se tomará con pipeta

graduada o pipeta Pasteur una cantidad

suficiente después se homogeniza.

• Incubación

:A temperatura adecuada de 12 a 24 horas

Métodos de siembra

1. Siembra del inoculo en medio líquido.

a)Si se utiliza asa de siembra se toma de lamuestra problema y se adiciona al mediolíquido agitando el asa.

b)Si se realiza con pipeta se toma elvolumen conocido (según dilución) de lamuestra problema y se vierte al medio decultivo líquido agitando vigorosamente.

c)Si se realiza con hisopo realice igual queen a).

Siembra del inoculo en medio sólido.

Técnica de Barry

Aislamiento en Estría

Estría múltiple

Técnica de los cuatro

cuadrantes

Técnica por dilución

Siembra del inoculo por

picadura

a) Siembra por picadura

Siembra por estría en tubo con medio sólido inclinado (bisel o pico de flauta)

Siembra por picadura y estría

Temperatura

PSICRÓFIALAS: CRECEN DE 0-20 ºC

MESÓFILAS: CRECEN DE 25-40 ºC

TERMÓFILAS FACULTATIVAS: CRECEN DE 25-55 ºC

TERMÓFILAS: CRECEN A TEMP >A 50 ºC

Requerimientos del oxigeno

AEROBIAS: CRECEN SOLO EN PRESENCIA DE O2 LIBRE

.ANAEROBIAS: CRECEN SOLO EN AUSENCIA DE O2 LIBRE

.ANAEROBIAS FACULTATIVAS: CRECEN EN PRESENCIA O AUSENCIA O2 LIBRE

.MICROAEROFILAS: CRECEN EN PEQUEÑAS CANTIDADES DE O2 LIBRE

Morfologia

• Entre las principales características de

las bacterias se encuentran su tamaño,

forma, estructura y tipo o modo de

agrupación.

• Todas estas características van a

constituir la morfología propias de las

células bacterianas:

Agrupación

• Las agrupaciones macroscópicas son visibles a

simple vista y corresponden a su crecimiento en un

punto en un medio de cultivo sólido para formar

colonias que serán distintas y características para

cada tipo bacteriano.

• Agrupaciones microscópicas solo por microscopía y

corresponde a lo que realmente se entiende por

agrupación bacteriana, es decir las tendencia que

representan los distintos tipos bacterianos para

asociarse entre sí formando pequeños grupos de 2 o

más bacterias,

Morfología microscópica

• Tras el periodo de incubación estimadocomo el adecuado en el medio sólido dondese ha realizado la siembra, deberán aparecerpequeñas masas visibles a simple vista. Lareproducción de esa bacteria en otrasmuchas en ese punto del medio sólidoorigina lo que se conoce como colonia

• Estas colonias presentaran una morfologíamicroscópica fácilmente reconocible yvariable en función de:

1. Características o tipo de medio de cultivosólido. Criterio importante a la hora de unavaloración taxonómica de los mismos.

2. Tipo de microorganismo problema.

Conteo de colonias en

los diferentes medios de

cultivo y como se reporta

Conteo de UFC

• Sin colonias

Reportar menos de 1 por el inverso de la dilución más baja.

Ejemplo: No existe crecimiento de UFC en placa de 1:100, entonces se reporta:

>100 UFC/ml Valor estimado.

Conteo de UFC

• Más de 250 UFC / g o ml

Reportar mayor de 6,500 ó 5,700 veces porel inverso de la dilución más baja.

REPORTAR:

>250 UFC/ 10g o ml de muestra valor estimado.

Tarea 3

• 1.- Eres el Jefe de Laboratorio de Microbiología,de “Chiken Happy” y te piden que le realices unaprueba al producto final. Como control decalidad.

• Las características son: Es polvo, con pH de 7.0,sabemos que pueden crecer microorganismosmesolíticos, psicrofilas. Es necesario crear unmedio rico en nutrientes que crezcan de todo.Además describe el procedimiento como lo harías(no omitas ningún paso, ni medio de cultivo).