SESION 02. microbiologia, Fisiología y control del crecimiento microbianopptx

Fisiología y control del
crecimiento microbiano

1. Programa de Medicina Microbiología y Sesión 2 Tema: Fisiología y control del crecimiento microbiano Parasitología

2. Resultado de aprendizaje Discrimina las generalidades de los microorganismos causantes de enfermedades infecciosas en el hombre, el control de los microorganismos, los métodos básicos de diagnóstico microbiológico, la importancia de la bioseguridad en el laboratorio Evidencia de aprendizaje Test rápido; Resumen de Taller Informe de Práctica de Laboratorio.

3. Nombre del tema Metabolismo microbiano Crecimiento microbiano Control de los microorganismos Mecanismos de resistencia microbiana

4. Fisiología y control del crecimiento microbiano

5. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA METABOLISMO MICROBIANO METABOLISMO MICROBIANO Son los procesos bioquímicos que realizan los microorganismos utilizando diversos mecanismos moleculares para obtener energía y nutrientes a partir de diferentes fuentes durante su ciclo de vida. Tipos: - CATABOLISMO - ANABOLISMO Microbiología y Parasitología – Sesión 2

6. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Flujo de la energía Microbiología y Parasitología – Sesión 2

7. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Utilización de la energía Microbiología y Parasitología – Sesión 2

8. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Principales vías metabólicas Metabolismo fotosintético Metabolismo fermentativo Metabolismo respiratorio Microbiología y Parasitología – Sesión 2

9. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Principales vías metabólicas Metabolismo fotosintético.- La reducción de un agente oxidante por medio de portadores de electrones establece la fuerza motriz protónica El reductor y el oxidante se crean de manera fotoquímica mediante la energía luminosa absorbida por los pigmentos fotosintéticos La energía luminosa hace del H2O un reductor del CO2 La fotosíntesis se resume en: CO 2 + H 2 O (energía) = C 6 H 12 O 6 + O 2 Según la creación de energía se tiene: Fotoautótrofos Fotoheterótrofos Quimioautótrofos Quimioheterótrofos Microbiología y Parasitología – Sesión 2

10. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Principales vías metabólicas Metabolismo fermentativo.- Básicamente es una vía catabólica La formación de ATP no se acopla a la transferencia de electrones Existe fosforilación de sustrato No se altera el estado global de óxido-reducción del sustrato Fermentación Producto Microbio Láctica Ácido láctico Lactobacillus spp. y Streptococcus spp. Alcohólica Etanol y CO 2 Saccharomyces cereviseae Ácido-mixta Lactato, H 2 , CO 2 acetato, succinato y etanol Escherichia coli Butírica Butanol, butirato, acetona, etanol, CO 2 , H 2 y acetato Butyribacterium spp. Butilen glicol 2,3 Butilenglicol Enterobacter spp., Bacillus spp. y Pseudomonas spp. Propiónica Ácido propiónico Veillonella spp. y Propionibacterium spp. Butírica, acetona-butanol Etanol, butanol, acetona e isopropanol Pseudomonas spp. Microbiología y Parasitología – Sesión 2

11. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Principales vías metabólicas Metabolismo respiratorio.- Es un proceso dependiente de energía La reducción química de un oxidante (aceptor de electrones) establece una fuerza motriz protónica a través de la membrana celular El agente reductor (dador de electrones) puede ser: Orgánico (ácido láctico) Inorgánico (H 2 , Fe 2 ) El agente oxidante (aceptor de electrones) puede ser: Oxígeno CO 2 , SO 4 - o NO 3 - El retorno de protones a través de la membrana se acopla a la síntesis de ATP Según el uso del oxígeno se tienen: Aerobios obligados Microaerófilos Anaerobios facultativos Anaerobios obligados Microbiología y Parasitología – Sesión 2

12. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA CRECIMIENTO MICROBIANO Incremento ordenado de todos los componentes de un microorganismo, teniendo como consecuencia: * El aumento del tamaño (biomasa celular) * El incremento del número de individuos (biomasa poblacional) Microbiología y Parasitología – Sesión 2

13. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Crecimiento poblacional Microbiología y Parasitología – Sesión 2

14. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Curva de crecimiento microbiano TIEMPO Log CÉL. VIABLES LATENCIA EXPONENCIAL ESTACIONARIA MUERTE Microbiología y Parasitología – Sesión 2

15. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Curva de crecimiento microbiano Fase de latencia (rezago).- Periodo de adaptación a las condiciones ambientales No existe división celular significativa Su duración es variable Se sintetiza ARN y proteínas Se presenta aumento en el tamaño celular Fase exponencial (logarítmica).- Existe intensa actividad metabólica Es el periodo de máxima multiplicación celular (geométrico) La mortalidad celular es insignificante Todos los individuos tienen igual tamaño Se prolonga hasta agotarse los factores esenciales o se acumulan sustancias tóxicas Las bacterias se vuelven extremadamente susceptibles Microbiología y Parasitología – Sesión 2

16. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Curva de crecimiento microbiano Fase estacionaria (equilibrio).- Disminuye la velocidad de crecimiento poblacional El número de individuos vivos es igual al de muertos El agotamiento de nutrientes y acumulación de toxinas es significativo Fase de declive (muerte).- La mortalidad celular se vuelve exponencial Se presenta la autólisis bacteriana y los fenómenos de canibalismo Microbiología y Parasitología – Sesión 2

17. Nutrientes Tiempo Oxígeno Disponibilidad de agua pH Temperatura U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Factores ambientales y crecimiento microbiano Microbiología y Parasitología – Sesión 2

18. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Temperatura Sicrófilos - rango: < 0-20°C, óptimo < 15 o C Pseudomonas , Flavobacterium, Alcaligenes membrana contiene alto % de ácidos grasos insaturados Sicrótrofos o Sicrófilos facultativos - rango: 0-35°C, óptimo 20-30 o C Pseudomonas - crecen en el refrigerador Mesófilos - rango: 15-45° C, óptimo: 30-40°C la mayoría de los microorganismos (del suelo, aguas, patógenos) Termófilos - rango: 40-70°C, óptimo de 55-65 o C membrana contiene alto % de ácidos grasos saturados enzimas estables al calor Bacillus stearothermophilus , organismos de compostaje Hipertermófilos - rango : 80-113°C, óptimo > 90 o C Pyrococcus, Pyrodictium (aguas termales) Microbiología y Parasitología – Sesión 2

19. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA pH – Acidez y alcalinidad Al igual que con la Tº cada microorganismo tiene un rango de pH dentro del que se puede desarrollar. A diferencia de la temperatura, el pH óptimo de desarrollo suele ser un valor muy bien definido para cada microorganismo. Acidófilos . Son los microorganismos que viven a valores de pH por debajo de 2. En general los hongos tienden a tolerar valores de pH más ácidos que las eubacterias. Alcalófilos o halófilos . Son aquellos microorganismos que viven a valores de pH superiores a 10. Neutrófilos . Son aquellos microorganismos que viven a valores de pH cercano a la neutralidad (pH 6.0 a 8.0). INDEPENDIENTE DEL pH DEL AMBIENTE, EL INTERIOR DE LA CÉLULA DEBE ESTAR CERCANO A UN VALOR 7. Microbiología y Parasitología – Sesión 2

20. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Actividad del agua (a w ) La disponibilidad de agua se expresa como actividad de agua ( a w ) y varía entre 0 y 1. Ej.: suelo agrícola 0,9-1,0; harinas 0,7; fiambres 0,85 Clasificación de los microorganismos según su capacidad para crecer en ambientes con distinta actividad de agua osmófilos: crecen en ambientes con alta concentración de azúcar xerófilos: crecen en ambientes muy secos Microbiología y Parasitología – Sesión 2

21. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Disponibilidad de oxígeno  Aerobios  obligados: requieren oxígeno (21% o más). Ej. Bacillus , hongos, etc.  microaerofílicos: requieren niveles menores que el atmosférico Ej. Azospirillum  Anaerobios  f acultativos: no requieren oxígeno, mejor desarrollo con oxígeno. Ej. levaduras, E. coli  aerotolerantes: no son sensibles al oxígeno (crecen en presencia o ausencia de oxígeno). Ej. Enterococcus faecalis , Sreptococcus spp.  obligados: no toleran el oxígeno, mueren en su presencia. Ej. Methanobacterium , Clostridium (5-10%). Microbiología y Parasitología – Sesión 2

22. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Tiempo Microbiología y Parasitología – Sesión 2

23. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Nutrientes Los microorganismos que son patógenos son considerados HETERÓTROFOS. Esto significa que al igual que un ser humano, ellos requieren de: Carbono Nitrógeno Azufre Microelementos Todos estos elementos están disponibles para ellos en nuestros alimentos al igual que para nosotros. Microbiología y Parasitología – Sesión 2

24. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Regulación del metabolismo Inhibición alostérica .- el producto terminal reduce o inhibe la actividad catalítica Activación alostérica .- el producto terminal aumenta o activa la actividad catalítica Cooperatividad .- existen interacciones cooperativas que regulan la catálisis Modificación covalente .- mediante adenilación , fosforilación o adherencia covalente del ADP se modifican las enzimas o sustratos Microbiología y Parasitología – Sesión 2

25. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA CONTROL DE LOS MICROORGANISMOS Los microorganismos se controlan en la medida que se limitan uno o más factores ambientales que requieren para su proliferación. Estas condiciones NO ÓPTIMAS conducirán a la disminución de la población y finalmente a la muerte de los individuos. Sin embargo, el crecimiento microbiano se puede controlar con la utilización de algunos agentes antimicrobianos, aún en ambientes ÓPTIMOS para el aumento de la biomasa microbiana. Agentes antimicrobianos: - Físicos - Químicos - Antibióticos Microbiología y Parasitología – Sesión 2

26. U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Acción de los agentes físicos y químicos sobre los microorganismos Los agentes físicos y químicos pueden actuar como: MICROBICIDA .- agente causal de muerte microbiana MICROBIOSTÁTICO .- agente causal de inactivación del crecimiento o reducción de la población microbiana. Microbiología y Parasitología – Sesión 2

27. Asepsia : procedimientos encaminados a prevenir o reducir la transmisión de microorganismos. Esterilización : procedimientos que conducen a la destrucción de todos los microorganismos presentes en un lugar o material (incluye esporas) . Métodos físicos y químicos Desinfección : procedimientos que consiguen una reducción del número microorganismos presentes, pero no necesariamente la destrucción total. Métodos químicos U N I V E R S I D A D C É S A R V A L L E J O JAIME ABELARDO POLO GAMBOA Microbiología y Parasitología – Sesión 2

28. Microbiología y Parasitología – Sesión 2

29. Mecanismos de resistencia bacteriana Microbiología y Parasitología – Sesión 2

30. El metabolismo microbiano se realiza mediante rutas metabólicas que generan energía (catabolismo) o gastan energía (anabolismo). El crecimiento microbiano ocurre exponencialmente y necesita factores ambientales óptimos. Se puede controlar el crecimiento de los microorganismos mediante agentes físicos, químicos o farmacológicos. Los microorganismos tienen adaptabilidad a las condiciones adversas para su crecimiento, mediante diversos mecanismos de resistencia.

31. Aplicando lo aprendido: Los estudiantes explican la temática, a través de una exposición de forma grupal en un seminario; y desarrollan las preguntas de la guía de práctica de laboratorio, de forma individual. Se evalúan los conocimientos adquiridos durante la presente semana, mediante un cuestionario de preguntas (test rápido). Realiza una metacognición; razona sobre su aprendizaje y plantea alternativas para mejorarlas.

32. Hogg S. Essential Microbiology. Newark: John Wiley & Sons, Incorporated; 2013. Yero Corona D. Brock . Biología de los microorganismos. 14 ed. 2015. 1200 p.