crecimiento y muerte de mo
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UMSNHESCUELA DE QUIMICOFARMACOBIOLOGÍAESCUELA DE QUIMICOFARMACOBIOLOGÍA
MICROBIOLOGÍA I= CRECIMIENTO Y MUERTE DE
MICROORGANISMOS =
CABALLERO PRADO CINDY JOANNACABALLERO PRADO CINDY JOANNA
SECCIÓN 01 SEMESTRE 5TO
TEMARIO
Concepto y medida de crecimiento
Crecimiento exponencialCurva de crecimientoConservación de células en fase
exponencialCrecimiento sincronizadoDefinición y medida de muerteAgentes antimicrobianos y
mecanismos de acción
INTRODUCCIÓN
• Durante el desarrollo del tema de crecimiento y muerte de microorganismos, el alumno será capaz de comprender y distinguir los conceptos de crecimiento, desarrollo y muertecrecimiento, desarrollo y muerte de un microorganismo, podrá diferenciar las múltiples etapas de vida que presentan los microorganismos, las cuales varían en su tiempo de generación según el microorganismo estudiado, por ello es importante comprenderlas ya que nos ayudan a determinar su viabilidad y muerte.
•Podrá entender la importancia del crecimiento sincronizado de un microorganismo, utilizado en las diversas áreas de producción industrial, donde se mantiene a los microorganismos en una misma fase de su desarrollo, de igual manera aprenderá métodos matemáticos para la interpretación del crecimiento y la muerte de poblaciones microbianas, así como la utilidad de los diferentes agentes antimicrobianos y su sitios de acción en los microorganismos.
Conocer los principios generales del crecimiento microbiano
Describir los ciclos de crecimiento de las poblaciones microbianas
Consideraremos los medios disponibles para medir el crecimiento
Conocer instrumentos especiales para la medición de los m.o.
Se define como:
El Incremento ordenado de todos los
constituyentes celulares.
El crecimiento ocasiona un aumento del número de células cuando los microorganismos se duplican.
¿QUÉ ES EL CRECIMIENTOQUÉ ES EL CRECIMIENTO?
PROCESOS DE DUPLICACIÓN
•G E M A C I Ó N
•F I S I Ó N B I N A R I A
G E M A C I Ó NEs un sistema de
duplicación de organismos unicelulares donde por evaginación se forma una yema que
recibe uno de los núcleos mitóticos y una porción de citoplasma. Uno de los organismos formados es de menor
tamaño que el otro.
FISIÓN BINARIA
Los organismos celulares más simples se reproducen por un proceso conocido como fisión o escisión.fisión o escisión.
La célula madre se fragmenta en dos o más células hijas, perdiendo su identidad original.
• transversal (se produce a lo ancho del organismo)
• longitudinal (a lo largo del organismo)
a) (CORTE TRANSVERSAL) ANTES DE QUE SE HAYA COPIADO SU DNA
b) LA REPLICACIÒN COMIENZA Y SE REALIZA A LO LARGO DE LA MOLÉCULA DE DNA
c) LA COPIA DE DNA SE UNE A UN PUNTO CERCANO AL PUNTO DE UNIÓN DE LA MOLÉCULA DE DNA
d) EL CRECIMIENTO DE LA MEMBRANA CELULAR ENTRE LOS DOS PUNTOS DE UNIÓN Y SE SEPARAN LAS DOS MOLÉCULAS DE DNA
e) EN LA ZONA CENTRAL DE LA CÉLULA COMIENZA A CRECER NUEVO MATERIAL DE MEMBRANA Y PARED
f) LA MEMBRANA Y LA PARED DEPOSITADAS EN LA ZONA CENTRAL DIVIDEN EL CITOPLASMA EN DOS
CRECIMIENTO
INDIVIDUAL POBLACIONAL
Es el incremento en el tamaño y peso
incremento en el número de células como una consecuencia del
crecimiento y división
celular.
a) Tasa de crecimiento b) Generación c) Tiempo de generación
TIEMPO DE GENERACIÓN
También llamado tiempo de duplicacióntiempo de duplicación, es el periodo que requieren las células para:
•Crecer, dividirse y dar lugar a dos nuevas células.
•Aproximadamente el mismo para las células de una determinada población.
•No cambia hasta que se agotan los nutrientes o se acumulan productos metabólicos tóxicos.
EJEMPLO:EJEMPLO: TIEMPO DE TIEMPO DE DUPLICACIÓN DE DUPLICACIÓN DE E. COLIE. COLIAlrededor de 18 min. en un medio
de laboratorio rico.Tracto intestinal de los vertebrados
(los nutrientes son menos abundantes) tiempo de
duplicación es de 12 horas
El valor del tiempo de duplicación nos indica la rapidez con que esta creciendo la población, pero la relación es inversa.
TD ELEVADO
CRECIMIENTO LENTO
TD BAJO
CRECIMIENTO RAPIDO
TASA DE CRECIMIENTO
Tiempo de duplicación por hora• ElevadaElevada para las poblaciones de
crecimiento rápido y bajabaja para las de crecimiento lento.
Así, la tasa de crecimiento de un cultivo de E. E. colicoli
Tiempo de Duplicación de 18 minutos
Será de 3.33.3 (60/18) generaciones por hora.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO
FACTORES
EXTERNOS
FACTORES
INTERNOS
T°
pH Aw
O 2
CO 2 Capacidad Capacidad metabólicametabólica
FACTORES EXTERNOS
SOLUTOS Y ASOLUTOS Y Aww
La membrana plasmática selectivamente
permeable separa a los mo de su ambiente;
por ello, éstos pueden verse afectados por
cambios en la concentración osmótica del
medio.
La mayoría de las bacterias, algas y hongos
poseen una pared celular rígida.
Solutos compatibles. Una molécula que se acumula en el citoplasma para
ajustar la aw y que no inhibe los procesos bioquímicos.
Estos solutos son compatibles
•Metabolismo•El crecimientoEn concentraciones intracelulares elevadas
EJEMPLOEJEMPLO
La mayoría de las bacterias eleva su conc. Osmótica interna, mediante la síntesis o captación de colina, betaína, prolina, ácido glutámico y otros aa; también participan, en cierto grado, cantidades elevadas de ion K.
Por los mismos motivos, las algas y los hongos utilizan sacarosa y alcoholes de azúcares, por ejemplo, arabitol, glicerol y manitol.
NO ALTERAN LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS ENZIMAS
**PLASMOLISIS** proceso por el cual una célula pierde su contenido de agua,
arrugándose el citoplasma y desprendiéndose la membrana plasmática de la pared celular.
¿QUE PASA?¿QUE PASA?
Deshidrata la célula y puede dañar la membrana plasmática.
Consecuencia.Consecuencia.
La célula se inactiva La célula se inactiva metabólicamente y deja de metabólicamente y deja de CRECER.CRECER.
La cantidad de agua disponible La cantidad de agua disponible por los mo se puede reducir:por los mo se puede reducir:
Mediante interacciones con moléculas de soluto (Efecto osmótico).
O por la adsorción a las superficies de sólidos (Efecto matricial).
Por tal motivo es de gran utilidad poder expresar cuantitativamente el º de disponibilidad del agua.
ActividadDel agua
Ambiente Bacterias Hongos Algas
1.00-agua pura Sangre La mayoría de las gramnegativas no halófilas
Plantas marchitas, verduras, carne, fruta
Agua de mar
0.95 pan La mayoría de los bacilos grampositivos
Basidiomycetes La mayoría
0.90 Jamón La mayoría de los cocos, Bacillus
Fusarium, Mucor RhizopusLevaduras ascomicetales
0.85 Salami Staphylococcus Saccharomyces rouxii (en sal)
0.80 Conservas Penicillum
0.75 Lagos salados Halobacterium Aspergillus Dunaliella
Pescado salado Actinospora
0.70 Cereales, dulces, frutos secos
0.60 Chocolate Sacchamyces rouxii (en azúcares)
Miel
Leche deshidratada Xeromyces bisporus
LÍMITES INFERIORES APROXIMADOS DE aw PARA EL CRECIMIENTO MICROBIANO
pHEl pH es una medida de la
actividad de los iones de hidrógeno de una solución, que se define como el logaritmo negativo de la conc. De iones de hidrógeno (expresada en moles).
pH= - log H+ = log (1/ H+ )
Efecto de pH en el crecimiento mo
Cada especie tiene un rango definido de pH para su crecimiento y un pH óptimo de crecimiento. ACIDÓFILOSACIDÓFILOS entre 0-5.5
NEUTRÓFILOSNEUTRÓFILOS entre 5.5-8
ALCALÓFILOSALCALÓFILOS ENTRE 8.5-11.5 ALCALÓFILOS EXTREMOS
ENTRE 10 O MÁS
TEMPERATURALa temperatura ambiental afecta intensamente a
los mo TEMPERATURAS TEMPERATURAS CARDINALESCARDINALES
mínima
Óptima
máxima
Las temperaturas cardinales varían ampliamente entre
mo
FACTOR QUE MÁS INFLUYE “LA
SENSIBILIDAD DE LAS REACCIONES
CATALIZADAS POR ENZIMAS”
Las tem. cardinales no son invariables, dependen de otros factores ambientales, como:
• pH
• nutrientes disponibles
Aunque la forma de la curva de dependencia
de la temperatura puede variar, la óptima está
siempre más próxima a la máxima que a la
mínima.
EJEMPLO Crithidia Crithidia fasciculatafasciculata
Protozoo flagelado Habita en el intestino de los mosquitosCrecerá en un medio simple entre 22 y 27ºC
SIN EMBARGONo puede cultivarse a temperaturas de entre
33 y 34ºC.A no ser que se añadan metales, aa,
vitaminas y lípidos
Temp. óptimas se encuentran normalmente en un rango de 0ºC hasta un valor tan alto como 75ºC
El crecimiento de mo se produce en
un rango de -20ºC hasta más de 100ºC.
La temperatura de crecimiento de un mo determinado abarca
normalmente un margen de 30º.
GLOSARIO
• ESTENOTÉRMICOS especies que tienen un rango pequeño de temperaturas.
• EURITÉRMICOS crecen en un amplio rango de temperaturas
• PSICRÓFILOS organismos con temperatura optima de crecimiento de 15ºC o inferior y una máxima inferior a 20ºC.
• PSICROTROFOS Crecen a 0ºC, aunque su temperatura óptima sea 20 a 30ºC.
• MESÓFILOS organismos que crecen a temperaturas entre 20 y 45ºC
• TERMÓFILOS pueden crecer a temperaturas de 55ºC o superiores. La temperatura mínima es normalmente de 45ºC y la óptima de 55 a 65ºC.
• HIPERTERMÓFILOS mo que tienen una temperatura óptima de crecimiento de 80ºC o mayor.
CONCENTRACIÓN DEL OXÍGENO
Un organismo que puede crecer en presencia de O2 atmosférico es AEROBIOAEROBIO, mientras que otro que puede crecer en ausencia, es ANAEROBIOANAEROBIO.
La mayoría de los organismos superiores dependen totalmente de O2
atmosférico para su crecimiento, es decir, son AEROBIOS OBLIGADOSAEROBIOS OBLIGADOS.
• Los ANAEROBIOS FACULTATIVOSANAEROBIOS FACULTATIVOS no precisan O2 para crecer, pero lo hacen mejor en su presencia.
• Los ANAEROBIOS ANAEROBIOS AEROTOLERANTESAEROTOLERANTES, como Enterococcus faecalis pueden crecer bien tanto en su presencia como en su ausencia.
Los ANAEROBIOS ESTRICTOSANAEROBIOS ESTRICTOS u OBLIGADOSOBLIGADOS ( p. ej.,Bacteroides,
Fusobacterium, Clostridium pasteurianum, Methanococcus) no toleran en absoluto el
O2 y mueren en su presencia.
Existen unos pocos mo aerobios, como Campylobacter, denominados
MICROAERÓFILOSMICROAERÓFILOS, que son dañados por el nivel de oxígeno atmosférico (20%), sus niveles de crecimiento son del 2 al 10%.
Las relaciones diferentes con el
O2 se deben a varios factores: La inactivación de las La inactivación de las
proteínas proteínas
El efecto de los derivados El efecto de los derivados tóxicos de Otóxicos de O2 2
REDUCCIÓN DEL REDUCCIÓN DEL OXÍGENOOXÍGENO
El OEl O22 acepta e acepta e- - y se reduce fácilmente y se reduce fácilmente porque sus eporque sus e-- de los orbitales de los orbitales externos no están apareados.externos no están apareados.
Las flavoproteínas, otros Las flavoproteínas, otros constituyentes celulares y la constituyentes celulares y la
radiación promueven la reducción radiación promueven la reducción del Odel O22..
El resultado suele ser una El resultado suele ser una combinación de los productos combinación de los productos
de reacción del oxígeno:de reacción del oxígeno:
OO2 2 + e+ e-- O O22--. radical superóxido . radical superóxido
OO22--. + e. + e-- + 2H + 2H++ H H22OO2 2 peróxido de hidrógenoperóxido de hidrógeno
HH22OO22 + e + e-- + H + H++ H H22O + OHO + OH. . radical hidroxiloradical hidroxilo
Son extremadamente tóxicos y tienen un gran
poder de oxidación, destruyendo rápidamente
los constituyentes celulares.
¿CÓMO SE PROTEGEN ¿CÓMO SE PROTEGEN LOS MO?LOS MO?
Muchos mo poseen
ENZIMASENZIMAS que ofrecen protección frente a productos
tóxicos del O2.
Los aerobios obligadosaerobios obligados y los los anaerobios facultativosanaerobios facultativos contienen
normalmente las enzimas superóxido dismutasa y catalasa, que catalizan la destrucción de
los radicales superóxido y peróxido de hidrógeno,
respectivamente.
2O2-. + 2H+
O2 + H2O2
2H2O2 2H2O + O2
Superóxido dismutasa
catalasa
• Los mo aerotolerantes pueden carecer de catalasa, pero casi siempre tienen superóxido dismutasa.
EJEMPLO:EJEMPLO: Lactobacillus plantarumLactobacillus plantarum, aerotolerante, , aerotolerante,
utiliza iones de Mn, en lugar de superóxido utiliza iones de Mn, en lugar de superóxido dismutasa, para eliminar el radical superóxido.dismutasa, para eliminar el radical superóxido.
•Todos los anaerobios estrictos carecen de ambas enzimas o las
poseen en concentraciones muy bajas y, por ello, NO
pueden tolerar el O2.
RELACIÓN DE LAS BACTERIAS CON EL
OXÍGENO
MEDIDA DEL CRECIMIENTO MEDIDA DEL CRECIMIENTO MICROBIANOMICROBIANO
RECUENTO DIRECTO
Medida de la
masa de células
CONTEO DE CÉLULAS VIABLES
Medida del número de partículas
Medida de
parámetros
bioquímicos
Medida de
actividad
metabólica
RECUENTO DIRECTO
-Consiste en la observación al microscopio de volúmenes muy pequeños de suspensiones de bacterias.
- Se usan unos portaobjetos especiales graduado con 25 cuadrados cuyo volumen y área es conocido denominados cámaras de Petroff-Hausser.
LIMITACIONES:
-Es muy tedioso, no es práctico para un gran número de muestras.
-No es muy sensible, se necesitan al menos 106 bact/ml para que sean observadas al microscopio.
-- No distinguen células vivas de muertas.
CAMARA DE RECUENTO DE PETROFF-HAUSSER
• Imagen lateral de la cámara, mostrando el cubreobjetos y el espacio entre ambos, que ocupa una suspensión bacteriana.
•Vista superior de la cámara. La rejilla se encuentra en el centro del portaobjetos.
•Vista aumentada de la rejilla
SISTEMA DE FILTRO DE MEMBRANA MILLIPORE
• Partes del conjunto del filtro. Algunos de los componentes más importantes son:
1. Embudo2. Filtro de membrana3. Base y soporte del
filtro4. Recipiente• Sistema completo
de filtración.
a) Medio estándar de nutrientes para un recuento bacteriano total. Un indicador colorea las colonias de rojo para facilitar el recuento.
b) Medio para coliformes fecales que forman colonias azules.
c) Agar m-Endo para detectar E. coliE. coli y otros coliformes que producen colonias de color verde brillante.
d) Agar de extracto de malta para cultivar levaduras y mohos.
MEDIDA DE LA MASA DE CÉLULAS
células en suspensión dispersan la luz causando
la turbidez del cultivo
La turbidez depende de la masa
en suspensión
midiendo la turbidez se puede estimar
la masa
MÁS FÁCIL DE USAR
PESO SECO
TURBIDIMETRÍA
Se determina el peso seco o peso húmedo de una alícuota de la población separada por centrifugación. El peso seco es por lo general el 20-25 % del peso húmedo.
A través de un colorímetro o espectrofotómetro midiendo la turbidez en unidades de absorbancia.
Debe prepararse curva estándar para cada organismo estudiado.
Mide la turbidez, es decir, la cantidad de luz que transmite un cultivo, expresada en
unidades de absorbancia.
CONTEO DE CÉLULAS VIABLESCONTEO DE CÉLULAS VIABLES
Una célula viable es definida como aquélla que es capaz de dividirse y formar una colonia en el medio de cultivo.
¿ en que consiste ?
consiste en sembrar un volumen determinado de cultivo o muestra sobre el
medio de cultivo sólido adecuado para estimar el
número de viables contando el número de colonias que se forman.
Para que la medida sea correcta desde el punto de
vista estadístico, es necesario contar más de
300 células.
El conteo en placas
• Diseminación en placa (siembra en placa por
extensión)
•Método de vaciado en placa
Se asume que cada colonia surgió de una
simple célula, contando el número de colonias uno puede calcular el
número de células viables en la muestra.
Siembra por extensión
Siembra por vertido en placa
Método de vaciado en placa.-
usando contadores
electrónicos de partículas.
Estos sistemas no nos indican si las
partículas corresponden a células vivas o
muertas; pero nos pueden dar una idea del tamaño
de las partículas.
Medida del número de Medida del número de partículaspartículas
MEDIDA DE
MEDIDA DE
PARÁMETROS
PARÁMETROS
BIOQUÍMICOS
BIOQUÍMICOS
ADN
ARN PROTEÍNAS
PEPTIDOGLICANO
Medida de actividad metabólicaMedida de actividad metabólica
La actividad metabólica puede utilizarse, mediante varios procedimientos, para medir
indirectamente la cantidad de células microbianas:
•La tasa de formación de productos metabólicos
•La tasa de utilización de un substrato
•La tasa de reducción de determinados
colorantes
° ° CRECIMIENTO CRECIMIENTO EXPONENCIAL EXPONENCIAL
°°
Durante un periodo de
tiempo de duplicación
constante, una población
microbiana se encuentra
en crecimiento
exponencial.
¿ ?Que significaQue significa
durante cada tiempo de duplicación, el número de células de la población se
INCREMENTAINCREMENTA en un factor de dos, es decir, se DUPLICADUPLICA.
Tiempo (hr) Número total de células
0 1
0.5 2
1 4
1.5 8
2 16
2.5 32
3 64
3.5 128
4 256
4.5 512
5 1024
5.5 2048
6 4096
. .
. .
10 1048576
En este ejemplo se incremento la
población, el número de células se doblan
cada cierto período de tiempo y se le conoce como CRECIMIENTO
EXPONENCIAL.
Número de células (escala logarítmica)
Logarítmica
Aritmética
Número de células (escala aritmética)
0 1 2 3 4 5 6
1000
500
100
TIEMPO (Hr)
• No podemos obtener mucha información sobre la
velocidad de crecimiento a partir de la curva aritmética.
• La escala logarítmica (base 10) es un inmediato
indicador de que las células están creciendo creciendo
exponencialmenteexponencialmente.
el número total de células es igual a dos elevado a un exponente, y dicho
exponente es el número de generaciones que han transcurrido desde que la
población comenzó a aumentar. Así, una población que comienza como una célula
(20), se incrementa a dos células (21), luego a cuatro células (22), ocho células
(23), 16 células (24), y así sucesivamente.
N = NN = N0022nn
La fórmula general es:La fórmula general es:
Donde:• N número final de células
• N0 número inicial de células
• n número de generaciones
• g tiempo de generación = t/n
t= hrs. o min.
Para expresar la ecuación N=NN=N0022nn en términos de nn son necesarias las
siguientes transformaciones:
N=N02n
Log N= log N0 + n log 2
Log N - log N0 = n log 2
Log N - log N0 = Log N - log N0
log 2 0.301n=n=
EJEMPLO:N=108, N0 = 5*107 y t=2
log 108 – log (5*107) 8 – 7.69
0.301 0.301n = =
n = 1.0299
por lo tanto, el tiempo de generación g = t/ng = t/n
= 2/1 = 2 hrs.
el tiempo de generación gg puede
calcularse también de la pendiente de una
grafica semilogarítmica de crecimiento
exponencial, como pendiente 0.301/g
1*108
6*107
4*107
3*107
2*107
1*107
0 1 2 3 4 5
Tiempo (hr)
Células/ml
2 hr
con el conocimiento de nn y tt, se puede calcular gg para diferentes microorganismos
exponencialmente bajo diferentes condiciones de crecimiento.
t=2
n=1
g=t/n= 2hr
CURVA DE
CURVA DE
CRECIMIENT
CRECIMIENT
OO
Si analizamos el crecimiento microbiano en el tiempo, éste describe una típica curva de crecimiento que puede
ser dividida en fasesfases.
Fases de CrecimientoFases de Crecimiento
Fase de Latenciao Fase Lag
Fase exponencial log Fase estacionaria Fase de muerte
AA) FASE LAG O DE ) FASE LAG O DE LATENCIALATENCIA
Cuando se introducen mo en un medio de cultivo fresco, normalmente no se produce un aumento inmediato del
número de células o de masa.
La división celular no se produce inmediatamente
No hay incremento neto en la masa
La célula está sintetizando nuevos componentes
• La duración varía considerablemente según la condición de los mo y la naturaleza del medio.
• Puede ser bastante larga si el inóculo procede de un inóculo viejo o de uno que haya sido refrigerado.
B) FASE EXPONENCIALB) FASE EXPONENCIAL O LOG O LOG
mo crecen y se dividen hasta el nivel máximo posible, en función de su potencial genético, el tipo de medio y las condiciones en que crecen.
la velocidad de crecimiento es constante
c/célula se divide y duplica en número de intervalos regulares.
La población es más uniforme, química y fisiológicamente.
Se utilizan normalmente en estudios bioquímicos y fisiológicos.
La velocidad de crecimiento La velocidad de crecimiento exponencial varía mucho de un exponencial varía mucho de un organismo a otro. Por ejemplo:organismo a otro. Por ejemplo:
• Salmonella typhi crece muy
rápidamente en cultivo, con un tiempo de generación de 20 –
30 min.
• Mycobacterium tuberculosis crece
muy lentamente, con sólo una o dos duplicaciones por
día.
Las condiciones ambientales, T°, composición del medio de cultivo, afectan a la velocidad de crecimiento exponencial así como las
características del microorganismo.
C) FASE ESTACIONARIAC) FASE ESTACIONARIA
El crecimiento de la El crecimiento de la población cesa y la curva de población cesa y la curva de crecimiento se vuelve crecimiento se vuelve horizontal.horizontal.El tamaño final de la población depende:
Disponibilidad de nutrientes y otros factores
El tipo de mo que se cultive
El número total de mo viables permanece constante
El equilibrio entre la división y la muerte de las células
Que la población deje de dividirse, aunque siga activa metabólicamente
POBLACIONES MICROBIANAS EN FASE ESTACIONARIA
•Limitación de nutrientes EJEMPLO: Los mo AEROBIOS están EJEMPLO: Los mo AEROBIOS están limitados a menudo por la limitados a menudo por la disponibilidad de Odisponibilidad de O22..
•Acumulación de residuos tóxicos
EJEMPLO: Los mo ANAEROBIOS son limitados en su crecimiento por este factor.
Estreptococos puede producir tanto ácido láctico y otros ácidos orgánicos a partir de la fermentación de azúcares que acidifican su medio.
Los cultivos de esté mo pueden también entrar en fase estacionaria debido a la reducción de suministro de azúcar.
D) FASE DE MUERTED) FASE DE MUERTE
Cambios ambientales perjudiciales, como la privación de nutrientes y acumulación de
residuos tóxicos, originan la disminución del número de células viables, hecho que
caracteriza la FASE DE MUERTEFASE DE MUERTE.
• La muerte de una población microbiana, al igual que su crecimiento
durante la fase exponencial, es
normalmente logarítmica (es decir, una cantidad constante de células
muere c/hora).
En algunos casos, la muerte se acompaña por lisis celular, dando
lugar a una disminución del conteo de viabilidad.
La cepa de Lactobacillus casei ha demostrado tener efecto sobre los problemas gastrointestinales de niños de corta edad, demostrando la disminución de la presencia y frecuencia de diarrea, además de parásitos intestinales patógenos como la Giardia lamblia sobre la flora intestinal.
Esto se logró hallando una concentración celular mediante bioensayos de laboratorio, a determinados periodos de tiempo y con características semejantes, por duplicado para optimizar cada uno de los procesos.
Se realizó a nivel de laboratorio, mediante recuentos en cámara de Newbauer, realizando esto en tratamiento por duplicado de lo cual se obtuvieron los resultados de fermentar la bebida por 4 horas a una temperatura de 40 °C y sin agitación.( Propagación de células del Lactobacillus casei a escala de laboratorio para la elaboración de una bebida multifuncional probiótica, con el fin de evaluarla en el tratamiento y prevención de enfermedades gastrointestinales.)
Bioensayo para estudiar el comportamiento del inóculo de 3 y 2 horas de incubación, sin aplicar agitación.
BIOCONVERSIÓN ESCALA DE LABORATORIO (2 L)
Acidez inicial:
Temperatura empleada:
Recuento del inóculo:
Volumen del inóculo:
Volumen de trabajo:
Tiempo de proceso:
Tiempo de incubación del
inóculo:
19 °D Inóculo: 3%,
40 °C. r.p.m. No se presenta
1,0 – 2,0 * 109 cell / ml
60 ml.
2000 ml.
6 horas
3 y 2 horas.
Resultados del crecimiento celular para el inóculo de 3 y 2 horas de incubación, sin
aplicar agitación
Gráfico - Resultados del crecimiento celular para el inóculo de 3 y 2 horas de
incubación sin aplicar agitación
•LA FASE LAG O DE LATENCIA es relativamente larga (1 hora) si se compara con organismos que se reproducen en sólo 20 o 30 minutos.
•LA FASE EXPONENCIAL dura 2 horas, por lo tanto cuando las bacterias tienen 2 horas de haber sido cultivadas es cuando se da el mayor consumo de nutrientes que les permite incrementar su velocidad de crecimiento para infectar al objetivo.
•EN LA FASE ESTACIONARIA ya no hay ni multiplicación ni infección.
CONSERVACIÓCONSERVACIÓN DE CÉLULAS N DE CÉLULAS
EN FASE EN FASE EXPONENCIALEXPONENCIAL
SISTEMA DE SISTEMA DE CULTIVO CONTINUOCULTIVO CONTINUO
Es posible cultivar mo en Es posible cultivar mo en un sistema abiertoun sistema abierto
• Se mantengan las condiciones ambientales constantes a través de un suministro continuo de nutrientes y de la retirada de los residuos.
Mayoritariamente se utilizan dos clases de
cultivo continuo:
• Bomba peristáltica
•Un reservorio
•Un recipiente de cultivo
•Un sistema de desagüe
En estas condiciones:
•El número de células en el vaso de cultivo no cambia.
•El cultivo crece lo suficientemente rápido para reemplazar las células que se pierden a través del sistema de desagüe.
• D= velocidad de dilución
• f= velocidad de reflujo (mL/h)
• V= volumen del recipiente (mL)
POR EJEMPLO si f es 30 mL/h y V 100 mL, la velocidad
de dilución será 0.30 h-1.
USOS TRADICIONALES DE LOS MO
El término BiotecnologíaBiotecnología se aplica a todos los usos de los organismos con fines prácticos, aunque los mo son su centro de atención.
BACTERIAS DEL ÁCIDO LÁCTICO
• col fermentadacol fermentada
• EnsiladosEnsilados
• Aceitunas de Aceitunas de mesamesa
• Quesos y otros Quesos y otros derivados lácteosderivados lácteos
Con excepción de algunos estreptococos, las bacterias del a. láctico son inocuas para la especie humana y sus productos metabólicos tienen un sabor agradable.
Fermentan los azúcares.
LEVADURASFermentan los azúcares, produciendo
CO2 y etanolSe utilizan cepas de Saccharomyces
Los vinos de Sauternes y otros Los vinos de Sauternes y otros vinos dulces se obtienen:vinos dulces se obtienen:
• a partir de uvas infectadas a partir de uvas infectadas por el hongo Botrytis cinereapor el hongo Botrytis cinerea..
LA CERVEZA Y EL WISKY
Se elaboran por fermentación de cereal
Saccharomyces carlsbergensis y Scerevisie son la levaduras más utilizadas.
GRANO DE CEREAL
ALMIDÓN GLUCOSASACARIFICACIÓN
VINAGRE: La levadura Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae, fermentan el azúcar del zumo de frutas hasta etanol. Después utilizan Acetobacter sppAcetobacter spp para oxidar el etanol de forma incompleta hasta a. acético y agua PAN FERMENTADO: Se elaboró
inicialmente utilizando la levadura de la cerveza, un subproducto de la industria de obtención de la cerveza; en la actualidad se utilizan cepas seleccionadas de la levadura Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae para la panificación.
LOS MO COMO INSECTICIDAS
1. Algunas especies de BacillusBacillus son patógenas de insectos; forman cuerpos paraesporales (cristales de proteínas), que son letales para los insectos.
Las endosporas de B. thuringiensisB. thuringiensis se producen de manera comercial como bioinsecticida denominado Bt, para controlar las orugas y otros insectos.
Las endosporas de B. popilliaeB. popilliae producen Bp, que matan los escarabajos.
2. El protozoo Nosema locustaeNosema locustae se usa como cebo para matar saltamontes y langostas.
Los baculovirus se están estudiando también como bioinsecticida.
A diferencia de los insecticidas químicos, los bioinsecticidas son seguros desde un punto de vista ECOLÓGICO.
UN QUIMIOSTATO ANDANTE
El rumen de la vaca funciona como un El rumen de la vaca funciona como un quimiostatoquimiostato
CRECIMIENTO CRECIMIENTO SINCRONIZADOSINCRONIZADO
Crecimiento sincronizado
Son poblaciones de células que están en la misma etapa de crecimiento. Se pierde la sincronía debido a que las diferentes poblaciones no envejecen igual.
El crecimiento sincronizado puede ser obtenido mediante la alteración del ambiente (temperatura o nutrientes).
DEFINICIÓN Y DEFINICIÓN Y MEDIDA DE MEDIDA DE
MUERTEMUERTE
DEFINICIÓN Y DEFINICIÓN Y MEDIDA DE MEDIDA DE
MUERTEMUERTE
MUERTE•La pérdida irreversible de la La pérdida irreversible de la capacidad para reproducirse capacidad para reproducirse
(crecer y dividirse).(crecer y dividirse).
MEDICIÓN DE LA MEDIDA DE MUERTE
El número de células que mueren en cada periodo es una función del número de sobrevivientes
que se encuentren presentes, de tal manera que la muerte de una
población prosigue como un proceso exponencial de acuerdo
con la fórmula general:
S = So e –kt
Donde:Donde:
So.-So.- es el número de sobrevivientes en el tiempo cero
S.-S.- número de sobrevivientes en cualquier tiempo posterior
-k.--k.- representa la tasa de mortalidad exponencial cuando la fracciona In (S/So) se grafica como función del tiempo
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60
MINUTOS
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CURVA DE UN SOLO GOLPE•Cinética de
inactivación.
• Es suficiente un solo golpe del agente inactivante para matar a la célula.
•Debe dañarse un solo blanco
º CURVA DE MULTIGOLP
e º•Célula que contiene varias copias del blanco.
AGENTES ANTIMICROBIANOS Y SITIOS DE
ACCIÓN
MODO DE ACCION DE LOS ANTIBIOTICOS
Los antibióticos deben su toxicidad selectiva a las diferencias entre las células eucariotas y procariotas.
Su eficacia tóxica es la consecuencia de su capacidad de inhibir una reacción bioquímica específica y esencial, para la célula eucariota o procariota.
Para que el antibiótico ejerza su acción es necesario que llegue al foco infeccioso, penetre en las bacterias (por difusión o transporte activo) y alcance
intracelularmente la concentración necesaria.
Una vez dentro de la célula el antibiótico puede ser bacteriostático bacteriostático si inhibe la multiplicación de forma reversible, o bactericida bactericida si tiene un efecto letal.
En general, cada grupo de antibióticos actúa preferentemente de una forma u otra.
Antibióticos bacteriostáticos:Antibióticos bacteriostáticos: macrólidos, tetraciclinas, cloranfenicol.
Antibióticos bactericidas:Antibióticos bactericidas: betalactámicos, aminoglicósidos, polipeptídicos, polienos.
LOS ANTIBIÓTICOS DE USO EN CLÍNICA PUEDEN EJERCER SU ACCIÓN EN UNA DE LAS SIGUIENTES
ESTRUCTURAS O FUNCIONES:
1.- Inhibición de la síntesis de la pared
celular.
2.- Alteración sobre la membrana
citoplásmica.
3.- Inhibición de la síntesis proteíca.
4.- Bloqueo de la síntesis de los ácidos
nucleicos.
1.- INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE LA PARED CELULAR
La pared celular de las bacterias está compuesta por peptidoglicano.
FUNCIONFUNCION
• Protege a la célula de su destrucción por estallido en un
medio normal, no hiperosmótico puesto que las
bacterias tienen una gran presión osmótica interna (G+:
20 atmósferas; G-: 5 atmósferas).
Las células, debido a su crecimiento, están continuamente sintetizando nuevo peptidoglicano y transportándolo a su sitio adecuado en la pared
celular.
Varios antibióticos reaccionan con una o Varios antibióticos reaccionan con una o varias de las enzimas que se requieren para varias de las enzimas que se requieren para
completar este proceso originando que la completar este proceso originando que la célula desarrolle puntos frágiles en su célula desarrolle puntos frágiles en su pared celular debido a la síntesis de pared celular debido a la síntesis de
peptidoglicano deficiente, lo que origina peptidoglicano deficiente, lo que origina que sea osmóticamente frágil.que sea osmóticamente frágil.
Los antibióticos que producen este efecto se consideran bactericidasbactericidas ya que la célula
debilitada está sujeta a lisis.
La mayor parte de estos antibióticos son activos frente a células en crecimiento ya que las células
viejas no sintetizan peptidoglicano.
Antibióticos que bloquean la Antibióticos que bloquean la síntesis de la pared celular:síntesis de la pared celular:
Bacitracina.Bacitracina. Bloquea el transporte de las subunidades de peptidoglicano a su posición en la
pared celular.
Betalactámicos.Betalactámicos. Inhiben la síntesis de la pared celular en su última fase interfiriendo la
transpeptidación.
•Algunas penicilinas son menos efectivas frente a bacterias G-excepto penicilinas sintéticas y
cefalosporinas.
2.- Alteración sobre la 2.- Alteración sobre la membrana citoplásmicamembrana citoplásmica
Una célula con la membrana dañada muere invariablemente.
insufiencia metabólica lisis
PROPIEDAD PRINCIPALPROPIEDAD PRINCIPALActuar como barrera de permeabilidad selectivaActuar como barrera de permeabilidad selectiva
Las sustancias que alteran esta estructura modifican la permeabilidad, permiten la salida de iones K y macromoléculas como los ácidos nucleicos y causan un efecto lítico.
DESAFORTUNADAMENTE,DESAFORTUNADAMENTE, la mayor parte de estos antibióticos son tóxicos para los humanos.
Antibióticos que alteran Antibióticos que alteran la membrana la membrana citoplásmica:citoplásmica:
POLIMIXINAS.POLIMIXINAS. Interaccionan con los fosfolípidos
de las membranas desorganizándolos y aumentando
su permeabilidad originando pérdida de metabolitos
esenciales y muerte bacteriana como resultado final.
Las bacterias más susceptibles son las (G-).
POLIENOS.POLIENOS. Los antibióticos poliénicos
(nistatina, anfotericina Bnistatina, anfotericina B) son activos frente a hongos
formando complejos con los esteroles de las membranas de
células fúngicas originando poros hidrofílicos, lo que
modifica la permeabilidad de la membrana.
3.- INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS PROTEICA3.- INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS PROTEICA
La mayor parte de los inhibidores de la síntesis proteica reaccionan con el complejo ribosoma-mRNA.
Los ribosomas de los eucariotas son diferentes en tamaño y estructura de los ribosomas de los procariotas (80sy 70s) por lo que estos antimicrobianos tienen una acción selectiva frente a
bacterias.
Antibióticos que inhiben la síntesis proteica:
•Aminoglicósidos (estreptomicina, gentamicina)
•Tetraciclinas
•Cloranfenicol
•Macrólidos (eritromicina)
AMINOGLICÓSIDOS (ESTREPTOMICINA, GENTAMICINA)
Actúan uniéndose específicamente y de forma irreversible a un receptor proteico de la subunidad 30s de los ribosomas (en el caso de la estreptomicina, la proteína P10).
Esta unión causa, el bloqueo de la actividad normal del complejo de iniciación, con lo que se detiene la síntesis proteica y, distorsiona el codon del locus A, provocando la incorporación de un aminoácido distinto al codificado. De esta manera se forman proteínas anómalas
TETRACICLINAS
• Se unen a la subunidad 30s de los ribosomas bloqueando la fijación del aminoacil-tRNA al locus A parando la síntesis de proteínas.
Cloranfenicol
• Se une a la subunidad 50s de los ribosomas impidiendo la transpeptidación.
Macrólidos Macrólidos (eritromicina)(eritromicina)
• Actúan sobre la subunidad 50s de los ribosomas, impidiendo la translocación ( paso del peptidil-tRNA del locus A al locus P, previa liberación del tRNA).
4.- Bloqueo de la síntesis de los ácidos nucléicos
La biosíntesis de moléculas de RNA y DNA es una larga
serie de reacciones catalizadas por enzimas,
susceptible de romperse en diferentes puntos.
Los antibióticos que interfieren en la síntesis de
ácidos nucléicos actúan bloqueando la síntesis de
sus componentes, inhibiendo la replicación o parando la
transcripción.
Compuestos que bloquean la Compuestos que bloquean la síntesis de ácidos nucléicos:síntesis de ácidos nucléicos:
• Sulfamidas (quimioterápicos sintéticos)
Se denominan antimetabolitos debido a que interfieren un proceso metabólico esencial en las bacterias.
Las sulfamidas son análogos estructurales de un compuesto metabólico natural, el PABA (ácido para-aminobenzoico) necesario para que las bacterias puedan sintetizar ácido fólico.
Aunque los humanos requieren ácido fólico en la síntesis de ácidos nucléicos, los humanos no pueden sintetizar ácido fólico;
éste es un nutriente esencial (vitamina) que se obtiene exógenamente a través de la dieta.
Ya que los humanos carecen de este sistema enzimático especial para incorporar el PABA al ácido fólico, su metabolismo no puede
ser inhibido por las sulfamidas.
Productos metabólicos microbianos que actúan como antibióticos Antibacterianos Producido por Modo de acción•aminoglucósidos•estreptomicina Streptomyces griseus induce síntesis anormal de proteínas•neomicina Streptomyces fradiae “ “ “ “•cefalosporinas Acremonium cephalosporium inhiben síntesis de pared celular•cloranfenicol Streptomyces venezuelae “ “ “ “•eritromicina Saccharopolyspora erythraea interfiere con síntesis de proteínas•lincomicina Streptomyces lincolnensis “ “ “ “•penicilinas Penicillium chrysogenum inhiben síntesis de pared celular•polipéptidos•Polimixinas BaciIIus polymyxa deterioro de membrana celular•bacitracina BaciIIus subtilis inhibe formación de pared celular•rifamicinas Amycolatopsis mediterranei interfiere con síntesis de proteínas•tetraciclinas Streptomyces spp. “ “ “ “•vancomicina Arnycolatopsis orientalis “ “ “ “•viomicina Streptomyces griseus “ “ “ “
Antifúngicos
•anfotericina B Streptomyces nodosus interfiere con función de membrana•Griseofulvina PeniciIIium griseofulvum daña la membrana celular•lipopéptidos•iturina A BaciIIus subtilis interfiere con función de membrana•Surfactina BaciIIus subtilis “ “ “ “•nistatina Streptomyces noursei daña la membrana celular
BIBLIOGRAFIA• Microbiología médica de Jawetz, Melnick y
Adelber. Editorial el manual moderno.
• Biología de los Microorganismos. Brock.
• Microbiología . Lansing M. Prescott. MacGraw-Hill, Interamericana
• Introducción a la Microbiología. John L. Ingraham. Editorial Reverté.
