Crecimiento Microbiano: Conceptos y Métodos de Cuantificación, Apuntes de Microbiología

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PARCIAL 2 MICROBIOLOGIA

CRECIMIENTO MICROBIANO

Etapas 1: Log Adaptación: humedad , presión, sustrato, condición 2: Log Exponencial : 3: Pre estacionaria 4: Estacionaria 5: Muerte

CURVA DE CRECIMIENTO

A- Fase Lag: Periodo de latencia o adaptación. ● No hay aumento significativo de la densidad celular. ● El crecimiento es asincrónico. B-Fase Log. ● Periodo de crecimiento exponencial ● El crecimiento es sincrónico. ● Se alcanza la máxima velocidad de crecimiento C-Fase pre estacionaria. ● Periodo de retardo. ● Desaparece el crecimiento exponencial. ● Los microorganismos entran en estrés. D - Fase estacionaria: ● Periodo estacionario. ● No hay cambios significativos de la densidad celular con respecto al tiempo. ● Existe un equilibrio entre los microorganismos vivos y muertos E-Fase de muerte: ● El equilibrio desaparece y predominan los microorganismos muertos. ● No hay nutrientes para el recambio y las condiciones del medio de cultivo son adversas para el crecimiento . Crecimiento / Tolerancia, Crecimiento. ● Adquisición de biomasa que conduce a la división celular. Tolerancia. ● Describe las condiciones en las que los microorganismos sobreviven, pero no necesariamente crecen. ● Obligado / Facultativo Obligado o estricto. ● Indica que se requiere una condición dada para el crecimiento. Facultativo. ● El organismo puede crecer bajo la condición, pero no lo requiere. FACTORES Temperatura ● Psicrófilos ● Antártico ● Ártico

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Con base en la presión óptima, los organismos se clasifican en 3 grupos: ■ Piezosensibles (Patm → 1 atm) ■ Piezotolerantes (<600 atm) ■Piezófilos (P óptima: 500 atm) MECANISMOS DE ADAPTACIÓN Psicrófilos (Temperatura óptima <20°C): ● Menor tamaño celular (pequeños) ● Enzimas ● Membrana: Contenido de ácidos grasos. insaturados que mantiene la fluidez y evita que se cristalice Termófilos (Top > 60°C): ● Biomoléculas termoestables ● Psicrófilo ● Cambios en aa de proteínas = mayor estabilidad a altas T ● Membrana: Alto contenido de ácidos grasos. saturados de cadena larga y ramificados; presencia de lípidos cíclicos TÉCNICAS DE CUANTIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS TOTALES La presentación donde está toda la información está aquí: Cuantificación de totales.ppt METODOS DE CUANTIFICAR ¿Por qué cuantificar? ● Uso de microorganismos como Indicadores de calidad ● Usas de microorganismos en procesos biotecnológicos = seguir un proceso ● Expresar numéricamente una magnitud ( RAE,2015) Métodos directos ● Determinación del número de microorganismos en una muestra de manera directa (microscopía). Métodos Indirectos ● Determinación de la actividad metabólica, biomasa y proteínas asociada al crecimiento microbiano. Métodos para microorganismos totales ● Determinan microorganismos vivos y muertos en una muestra. Métodos para microorganismos viables ● Determina microorganismos capaces de replicarse. vivos, Métodos para microorganismos viables pero no cultivables ● Determina los microorganismos presentes en la muestra que son imposibles de cultivar en condiciones de laboratorio UFC: Unidades Formadoras de colonias CRECIMIENTO MICROBIANO ● Aumento ordenado de todos los constituyentes químicos de los microorganismos → aumento en en el número de células o en la masa celular ● El crecimiento de una población se mide a través de ● Métodos directos ○ Número de células ■ Cuenta directa: microscopio

■ Cuenta en placa: solo células viables ○ Masa celular ■ Peso seco: filtración, centrifugación ■ Turbidez: DO de una suspensión de células ● Métodos indirectos ○ Consumo de sustratos→azúcares ○ Formación de productos → CH 4 , etanol ○ Métodos cinéticos →Respirometría (O₂/CO₂) ○ Componentes celulares → ác nucleicos, proteínas, lípidos, ATP ○ Actividades enzimáticas → deshidrogenasa

4. Métodos indirectos: Métodos espectrofotométricos Turbidimetría Es la medición de la luz transmitida a través de una suspensión Señal (unidades):D.O-densidad óptica (Absorbancia/Transmitancia) Nefelometría ● Es la medición de la luz dispersada en dirección distinta a la emitida (15-90º). ● Uso de filtro verde (540 nm) ● Señal (unidades): Unidades Klett,NTU (Unidades de Turbidez Nefelométrica, por sus siglas en inglés Factor de conversión de nefelometría (UK) a DO U.K (nefelometría)= DO/0. DEFINICIONES ● Crecimiento incremento ordenado de los constituyentes químicos de los microorganismos → incremento en el número de células o en la masa celular ● Tasa de crecimiento: cambio en el número de células o masa celular por unidad de tiempo ● Tiempo de duplicación (td): tiempo necesario para que a partir de una célula se formen dos (para que una cèlula se duplique) ● Número de generaciones (n): número de divisiones celulares en un determinado tiempo = generaciones CRECIMIENTO EXPONENCIAL

Con base en la Ec X=Xo 2t/td , si conocemos las poblaciones inicial y final, podemos calcular el número de generaciones (n) y el tiempo de duplicación (td) para expresar la X=Xo 2t/td^ en términos de n = 2t/td 𝑋 𝑋𝑜 ln( )=ln2( 𝑋 𝑋𝑜 𝑡 𝑡𝑑 ) ln( )=0.693( 𝑋 𝑋𝑜 𝑡 𝑡𝑑 ) Ecuacuancion de la línea recta: ln( )+ln Xo → = ( 0.693 𝑡 𝑡𝑑 𝑙𝑛 𝑥 − 𝑙𝑛 𝑋𝑜 𝑡

𝑡𝑑 ) → =n= 𝑡 𝑡𝑑 𝑙𝑛 𝑥 − 𝑙𝑛 𝑋𝑜

m= 0.693/td A partir de una tabla de datos de número de células contra tiempo calcula el tiempo de duplicación, cuya pendiente es 1. TASA DE CRECIMIENTO ESPECÍFICA Tasa específica de crecimiento = μ μ es la tasa (velocidad) a la cual una población microbiana se duplica en un tiempo determinado (Fase Exp) μ está definida por μ=

𝑇𝑑 Ecuación de Monod ● La ecuación de Monod describe cómo crecen los microorganismos (como bacterias) en función de la disponibilidad de nutrientes. ● Es una ecuación usada comúnmente en microbiología para entender la tasa de crecimiento en cultivos microbianos. ● Es un modelo matemático para el crecimiento de microorganismos. ● Se utiliza para encontrar la tasa de crecimiento a velocidad de crecimiento constante μ= (μmax )( ) 𝑆 𝐾𝑠 + 𝑆 Donde: ● μ: La tasa de crecimiento específica de los microorganismos. ○ Es decir, cuán rápido crecen por unidad de tiempo. ● μmax La tasa de crecimiento máxima que pueden alcanzar los microorganismos cuando hay suficiente cantidad de nutrientes. ● S: La concentración del nutriente disponible (como azúcar, nitrógeno, etc.) en el medio donde están creciendo. ● Ks: La constante de saturación, que es una medida de cuánta concentración de nutriente se necesita para que la tasa de crecimiento sea la mitad de la tasa máxima.

¿Cómo funciona?

1. A bajas concentraciones de nutriente (S baja): La tasa de crecimiento μ es baja porque no hay suficiente nutriente disponible para que los microorganismos crezcan rápido. 2. A altas concentraciones de nutriente (S alta): La tasa de crecimiento se aproxima a μmax porque hay suficiente nutriente para que los microorganismos crezcan a su máxima capacidad. 3. Cuando S=Ks: La tasa de crecimiento es exactamente la mitad de la tasa máxima, es decir, μ=μmax/ En resumen ● La ecuación de Monod describe cómo los microorganismos crecen más rápido cuando tienen más nutrientes disponibles, pero hay un límite de cuán rápido pueden crecer. ● Ks indica qué tan "hambrientos" están los microorganismos. ○ Un valor pequeño de Ks significa que pueden crecer rápido incluso con pocos nutrientes. ○ Un valor grande significa que necesitan mucha comida para alcanzar su tasa máxima de crecimiento TASA DE CRECIMIENTO ESPECÍFICA En una grafica aritmetica de X vs tiempo ● μ= pendiente entre 2 puntos entre el no. de células promedio en esos 2 puntos Pendiente: 𝑚 = 𝑦2−𝑦 𝑥1−𝑥1 𝑚 =^ 4−2(𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠) 1.0−0.5 (ℎ) = 4^ 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠 ℎ No.de celulas promedio 2+ 2 = 3 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠 μ= Fase exponencial: μ=1.33 h- 4 ( 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠ℎ ) 3 𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠 μ= 0. 𝑡𝑑 TASA DE CRECIMIENTO ESPECÍFICA Para corroborar que μ en el ejemplo 1 sea correcta: μ= μ=1.33 h- 0. 𝑡𝑑 Despejamos td 𝑡𝑑 = td= 0.5h 0. 1.33 ℎ− VIRUS Microorganismos ¿Qué es un virus?

• Virus (latín): Veneno o tóxico

Composición química

• Sus unidades químicas están formadas por polipéptidos, dichas unidades componen a los CAPSÓMEROS (dan origen a la cápside).
• Envuelve al virión CÁPSIDE + VIRIÓN (ácido nucleico) = NUCLEOCÁPSIDE

1. Sin envoltura

2. Con envoltura Cápsides

• Las cápsides pueden tener diversas formas, pero las más comunes son las siguientes (o una variación de estas):
• Icosaédrica ● Las cápsides icosaédricas tienen veinte caras, derivan su nombre del cuerpo geométrico de veinte caras llamado icosaedro. ● Filamentosa Las cápsides filamentosas se llaman así debido a su apariencia lineal, delgada, a modo de hilo. También son conocidas como en forma de barra o helicoidales.

Infección celular por virus 3.- Remoción del revestimiento Las enzimas de la célula hospedera se encargan de destruir las cubiertas virales, favoreciendo a la infección (ya que queda expuesto el material genético viral).

• Algunos virus DNA requieren doble acción enzimática. 4.- Síntesis de proteínas y replicación Se presenta después de que el virus ya penetró a la célula: a) Hace copias de su material genético (replicación o transcripción). b) Hace copias de sus proteínas de cápside (traducción). c) Ensambla a nueva progenie de virus y los exporta fuera de la célula REPRODUCCIÓN POR CICLO LITICO Y LISOGENICO Lítico.

• La bacteria se lisa (estalla) y libera los bactenófagos que se producen en su interior.
• Los genes virales inyectados a la célula hospedera le indican que produzca cápsides de proteínas virales, que se emplean para la replicación viral. Lisogénico.
• La célula puede sostener la infección y seguir produciendo viriones (como una fábrica de virus).
• El ADN viral se incorpora al sitio específico del cromosoma de la célula hospedadora, y al integrarse al ADN bacteriano, el ADN viral queda en calidad de profago
• Al dividirse la bacteria réplica el ADN viral con su ADN

CLASIFICACIÓN

● La clasificación de los virus se halla en constante revisión por el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (www.virology.net). ● Hasta el momento actual establece la clasificación de los virus con base en cinco niveles jerárquicos principales: ○ Orden. ○ Familia: Hay ciertas características que permiten agruparlos en este nivel: ■ El tipo de material genético (ADN/ARN), ■ La estructura de la cápside (helicoidal o icosaédrica). ○ Subfamilia, ○ Género y especie. ■ Las propiedades físico-químicas y serológicas comunes definen los géneros.

HONGOS

Dominio: Eucariota Reino : Fungi Phylum: ● - Ascomycota ● - Basidiomycota ● - Chytridiomycota ● - Glomeromycota ● - Zygomycota Clases Generalidades

• Incluye gran diversidad de organismos:
• Setas (pluricelulares). Son el cuerpo fructífero del hongo).
• Levaduras ( unicelulares). - Mohos (pluricelulares).
• Pertenecen a un reino independiente de las plantas:
• Son organismos heter
• Sus paredes celulares formadas por quitina. Características generales ● Los hongos están compuestos por células eucariotas. ● Algunos son unicelulares y otros pluricelulares. ● Pueden reproducirse sexual y asexualmente. ● Necesitan ambientes húmedos para sobrevivir. Hábitats Terrestres: ● Suelo ● Plantas muertas Nutrición
• Todos los hongos son heterótrofos, pero según de donde obtengan la materia orgánica, pueden ser de tres tipos: saprófitos, parásitos y simbióticos.
• Saprófitos.
• Se alimentan de restos de otros seres vivos.
• Digieren externamente la materia orgánica y, después, absorben los nutrientes.
• Necesitan vivir en lugares húmedos. Parásitos: Se nutren a partir de organismos vivos, a los que causan enfermedades llamadas micosis, como el pie de atleta o la tiña.

Simbióticos.

• Se asocian con otros organismos para nutrirse y a cambio les aporta algún beneficio. ● Los líquenes: Asociaciones simbióticas entre un hongo pluricelular y un organismo fotosintético, que puede ser un alga verde o una cianobacteria. ○ El alga realiza la fotosíntesis, por lo que proporciona materia orgánica al hongo. El hongo captura agua y sales minerales del medio donde vive de protección al alga frente a la desecación LEVADURAS MOHOS SETAS