Nutrición y clasificación bacteriana. Microbiología Parcial 2. Unidad 2(b) y Unidad 3.
Nutrición de las bacterias. •
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Para que una bacteria pueda vivir y reproducirse debe disponer de de nutrientes y condiciones fisicoquímicas adecuadas, que varían según la especie. Según estas necesidades las bacterias se pueden clasificar en en distintos tipos.
Nutrición de las bacterias. •
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Para que una bacteria pueda vivir y reproducirse debe disponer de de nutrientes y condiciones fisicoquímicas adecuadas, que varían según la especie. Según estas necesidades las bacterias se pueden clasificar en en distintos tipos.
Nutrientes bacterianos básicos o principales: •
Son todos aquellos que, encontrándose en el entorno de las bacterias, son capaces de penetrar en ellas y ser aprovechados para conformar sus estructuras. ▫
Ingreso a la célula bacteriana ocurre de dos maneras:
Como moléculas pequeñas. Previa escisión de complejos moleculares por exoenzimas.
Nutrientes básicos
Macronutrientes •Se requieren en grandes cantidades. •Son todos aquellos que se encuentran formando parte de los carbohidratos, lípidos, proteínas y nucleótidos.
Micronutrientes Son indispensables pero se requieren en pequeñas cantidades. •
C, H, O, N, S, P, H2O K +, Ca+2, Mg+2, Fe+2, Fe+3.
Co+2, Zn+2, Mo+2, Cu+2, Mn+2
Macronutrientes. Carbono (C): ▫
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Heterótrofos: su fuente de carbono son compuestos orgánicos (proteínas, carbohidratos, lípidos). Autótrofos: su fuente de carbono es carbono inorgánico (CO2).
Hidrogeno (H): ▫
Proviene fundamentalmente del agua y de diversos compuestos orgánicos.
Oxigeno (O) •
Se obtiene principalmente del agua, del CO2 y el oxigeno atmosférico (O2). ▫ ▫
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Aerobias: requieren de oxigeno para poder vivir. Anaerobias: el oxigeno es toxico para estas bacterias ya que inhibe su crecimiento o las mata, por lo que solo pueden vivir en ausencia de oxigeno. Anaerobias facultativas: no necesitan de oxigeno para vivir pero si esta presente el oxigeno lo pueden utilizar para su metabolismo. Microaerófilas: requieren de muy poco oxigeno para vivir. Aerotolerantes: toleran la presencia de oxigeno, pero son incapaces de utilizarlo.
Nitrógeno (N) •
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Algunas bacterias lo obtienen de compuestos inorgánicos como amoniaco (NH3), nitrato (NO3-) y pocas del nitrógeno atmosférico (N2), a estas ultimas se les llama fijadoras de nitrógeno. Se puede obtener a partir de compuestos orgánicos como las proteínas y los aminoácidos.
Azufre (S) •
La gran mayoría de los microorganismos pueden obtener su S a partir del (SO42- ) que reducen hasta formar SH2 (sulfuro de hidrogeno), y posteriormente lo incorporan a sus aminoácidos en forma de sulfidrilo (-SH).
Fósforo (P) •
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El fosfato inorgánico es la principal fuente. Pero su origen también puede ser orgánico (fosfolípidos).
AGUA •
Es de vital importancia, ya que 80% de la célula bacteriana esta formada por agua, y todas las reacciones metabólicas ocurren en medio acuoso.
Micronutrientes. •
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Normalmente forman parte de cofactores enzimáticos, intervienen en reacciones catabólicas y contribuyen al mantenimiento de la estructura de las proteínas. Cobalto: Componente de la vitamina B12. Zinc: presente en centros activos enzimáticos. Molibdeno: necesario para la fijación de nitrógeno atmosférico. Cobre: presente en algunas enzimas respiratorias. Manganeso: cofactor de enzimas.
Factores de crecimiento. •
Son compuestos orgánicos que sin ser una fuente de energía, son necesarios para su crecimiento y algunas bacterias son incapaces de sintetizarlos. ▫ ▫ ▫
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Bases Púricas y pirimídicas. Vitaminas. Aminoácidos.
Protótrofas: Las bacterias que son capaces de sintetizar factores de crecimiento. Auxótrofas: bacterias que son incapaces de sintetizar un factor de crecimiento. Ejemplo: Si una bacteria es incapaz de sintetizar Alanina, esa bacteria se clasifica como auxótrofa para alanina.
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Satelitismo: fenómeno que se produce cuando una bacteria crece cerca de otra que le suministra un factor de crecimiento. Simbiosis: el beneficio es mutuo.
Bacterias que colonizan a seres humanos: Origen de sus nutrientes. Hay tres fuentes principales Exógenas: proceden de la dieta del humano. Endógenas: provienen de tejidos o secreciones. Interbacterianas: proceden de otras bacterias. • • •
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Degradativas: degradan macromoléculas para hacerlas asimilables para si mismas o para otras bacterias. Excretoras: producen alguna sustancia en exceso y la excretan, siendo aprovechadas por otras bacterias vecinas.
Fuentes energéticas. •
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Fotótrofas: obtienen su energía de la luz solar. Quimiótrofas: obtienen su energía a partir de compuestos orgánicos (ej. lípidos y Carbohidratos). Quimiolitótrofas: obtienen energía a partir de compuestos inorgánicos [ej. Tiosulfato (S2O3) e hidrogeno]
Condiciones fisicoquímicas. •
Son todos aquellos factores externos que permiten a las bacterias desempeñar sus funciones. Temperatura PH Oxigeno (aire) Disponibilidad de agua ▫
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Requerimientos de Temperatura. •
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Cada especie tiene un limite de temperatura superior e inferior bien definido para crecer. La temperatura optima es aquella en la cual la bacteria se multiplica con mas rapidez.
Clasificación por temperatura. ▫
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Psicrófilos: temperatura optima entre -5 y 15 °C. Psicrótofos: temperatura optima entre 20 y 30°C Mesófilos: temperatura optima entre 25 y 45 °C. Termófilos: Temperatura optima entre 45 y 70 °C. Hipertermófilo: Temperatura optima de 70 °C o mayor.
pH (concentración de iones de hidrogeno). •
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A pesar del pH del ambiente externo, las células mantienen su pH interno constante, cerca de lo neutral. Neutrófilos: crecen en un rango de pH de 6.5-7.5 Acidófilas: crecen a pH menor de 5.5 Basófilas: crecen a pH mayores de 8.5
Disponibilidad de agua (presión osmótica). •
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Cuando la concentración de solutos es alta en el ambiente, la disponibilidad de agua disminuye. Halófilos estrictos o extremos: microorganismos que necesitan una concentración alta de sal en el ambiente para poder vivir. Halófilos facultativos: microorganismos que pueden crecer en concentraciones salinas altas.
Medios de cultivo Pruebas bioquímicas
Identificación de bacterias. •
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Debido a la similitud en morfología y tinción de las bacterias (y otros microorganismos), no es siempre posible identificarlas con un microscopio, por lo que se requieren mas estudios o análisis para identificarlas. Para este propósito las bacterias son cultivadas de manera artificial en un laboratorio.
Identificación de microorganismos. •
Se analizan las siguientes características: ▫
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Crecimiento (morfología de colonia) Características de tinción (exanimación microscópica). Estudio de actividades metabólicas tales como:
Requerimiento de oxigeno. Necesidad de CO2 Producción de pigmento.
mediante el uso de pruebas bioquímicas.
Pruebas bioquímicas para identificación de bacterias. •
Métodos bioquímicos para detección de componentes o metabolitos específicos del microorganismo. Las pruebas bioquímicas incluyen: ▫
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Detección de enzimas (ej. Coagulasa, catalasa, oxidasa) Utilización de sustratos, sobre todo carbohidratos como lactosa, sacarosa y glucosa.
Requerimientos que debe cumplir un medio de cultivo: •
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El medio debe contener los nutrientes necesarios para el crecimiento del microorganismo. pH (bacterias crecer mejor a pH 7.2-7.4) Requerimientos de oxigeno. Temperatura- la temperatura a la cual ocurre el mayor crecimiento se llama temperatura optima (37 °C).
Variedad de medios de cultivo •
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Medios simples: poseen los requisitos nutricionales mínimos para permitir el desarrollo bacteriano en general. Medios enriquecidos: son los medios simples a los que se les añaden ciertos componentes como sangre, suero, factores de crecimiento o sustancias que neutralizan inhibidores del crecimiento, para el crecimiento de bacterias exigentes nutricionalmente. Ej: Löwenstein-Jensen esta enriquecido con huevo para permitir el crecimiento de Mycobacterias.
Medios de cultivo selectivos •
Inhiben el crecimiento de muchas bacterias y dejan crecer solo un tipo de bacterias. Ej: Thayer Martin para Neisseria gonorroheae y MSA (manitol sal agar) para Staphylococcus.
Medios diferenciales: •
Contienen ingredientes que son cambiados por ciertas bacterias a una forma reconocible. Usado para diferenciar a las bacterias por sus diferencias de metabolismo. Ej: Agar sangre sirve para identificar a bacterias hemolíticas como los Streptococcus.
Toma de muestra: •
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Lavarse las manos antes y después de tomar la muestra. El material que se use para la toma de muestra debe ser estéril. Rotular la muestra con el nombre del paciente, la fecha y la hora. La muestra debe acompañarse siempre de un resumen clínico del caso y sus antecedentes, así como de cualquier dato epidemiológico relevante. Enviar la muestra inmediatamente al laboratorio.
Medio Amies con escobillón o hisopo.
Métodos de cultivo: •
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Con un asa estéril se inocula el material que ha de ser examinado ( esputo, pus, sangre, etc.) con en el medio de cultivo a una temperatura adecuada y por un tiempo adecuado. Para las bacterias por lo general la temperatura es de 37 y a las 18 o 24 horas ya se observa crecimiento en forma de una colonia ( masa que contiene millones de bacterias del mismo tipo).
Ejemplo de identificación de un microorganismo. Tinción de Gram positiva
positiva
negativa
negativa
indol forma cocos
bacilos
positiva
oxidasa positiva
negativa
citrato
negativa positiva
Fermentación de lactosa
negativa
Escherichia coli
Antibiograma •
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Método de estudio in vitro del comportamiento de los antibióticos frente a los microorganismos. Tiene como finalidad el proporcionar información útil para la iniciación y marcha de la terapéutica anti infecciosa. Con los resultados obtenidos en el antibiograma clasificamos a las bacterias en: sensibles, moderadamente sensibles y resistentes.
Medio de cultivo Mueller-Hinton
