Fisiología Bacteriana

Seminario 2:

Fisiología bacteriana

1.- Fermentación: definición y clasificación.

Proceso bioquímico en el cual una substancia orgánica se transforma en otra. Los intermediarios como NADH+H+ formados por la degradación de una molécula de sustrato transportan y ceden e- hacia algún aceptor también sintetizado en un  proceso catabólico.

El resultado final es la oxidación parcial de los átomos de carbono del sustrato inicial, por lo tanto, la obtención de energía no es muy elevada. De acuerdo a los productos finales de la fermentación existen:

• Fermentación alcohólica: su propósito es la producción de etanol a partir de piruvato y NADH+H+, oxidándose en NADH+H+ a NAD+ para así volver a ser utilizado.
• Fermentación homoláctica: fermentación de la glucosa a ácido láctico; reducción del piruvato por la enzima lacticodeshidrogenasa.
• Fermentación heteroláctica: solo la mitad de la glucosa se convierte en ácido láctico, el resto, en ácido fórmico, acético, etc.  
• Fermentación ácido propiónico: genera una molécula más de ATP y es característica de algunas bacterias anaerobias.
• Fermentación ácido-mixta: fermentan las hexosas a través de piruvato a ácido láctico, acético, etc. Es característica de las enterobacterias.
• Fermentación butanodiol: algunas bacterias produce 2-3butanodiol durante la fermentación de la glucosa, esto suceda después de la condensación de dos moléculas de piruvato y su posterior reducción a 2-3butanodiol.
• Fermentación ácido butírico: se puede observar en bacterias del género Clostidium.

Hay otros tipos de compuestos orgánicos que pueden fermentar, por ejemplo: aa (alanina-glicina); además de los hidratos de carbono.

2.- Respiración: definición y clasificación (aerobia y anaerobia)

Es un conjunto de reacciones por los cuales las bacterias obtienen energía a partir de diferentes nutrientes, diversas condiciones ambientales y mecanismos para generar esta energía, estos puede medio de 2 procesos

Estos pueden ser:

Respiración aeróbica y respiración anaeróbica. La primera se realiza en presencia de oxígeno es decir, es decir en aerobiosis, la cual consiste en la oxidación(pérdida de electrones que por cadena de electrones llegan hasta el aceptor el cual es oxigeno molecular o2) de un substrato, estos generalmente son carbohidratos (moléculas orgánicas), los cuales se oxidan hasta convertirlos en dióxido de carbono(CO2), agua (H2O) y energía (ATP) es decir moléculas inorgánicas aquí también se generan compuestos tóxicos (O2 - y H2 O2) que deben ser transformados por la bacteria productora en O2 y agua mediante enzimas como la peroxidasa y la superóxidodismutasa. Este mecanismo es utilizado por las bacterias aerobias y anaerobias facultativas en aerobiosis. De esta se desprenden dos tipos una son los Aerobios obligados que requieren la presencia de oxígeno para su desarrollo y el otro tipo son los Microarófilos que se desarrollan mejor con una presencia de entre 3% y un 5% , pero soportan hasta un 21% de oxígeno en el ambiente pero pueden llegar a inhibirse sus funciones.

Mientras la segunda se hace en ausencia de oxigeno son bacterias anaeróbicas en la que se utiliza glucosa u otro tipo de azúcar y el aceptor de electrones, es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, esta puede ser nitrato, fumarato o sulfato. Durante el proceso no se liberan productos tóxicos. Este mecanismo es utilizado por las bacterias anaerobias obligadas y las anaerobias facultativas en anaerobiosis. De esta se desprenden dos tipos los anaerobios obligados, estos no sobreviven en presencia de oxigeno ya que son muy tóxicos para las bacterias e incluso pueden ser mortales  y los segundos son los anaerobios facultativos que pueden crecer en ausencia o presencia de oxígeno.

3.- Crecimiento bacteriano: clasificación, factores de crecimiento, requerimientos físicos, captación de  nutrientes.

Incremento de los componentes que conforman la célula. Para llevar a cabo el crecimiento se necesitan diversos nutrientes, los que pueden o no ser esenciales; aunque también se pueden denominar macro o micronutrientes.

Las bacterias requieren de carbono más que cualquier otro componente y de acuerdo a ello, se pueden clasificar en:

Autótrofas: forman la mayoría de sus componentes orgánicos en base a compuestos inorgánicos, por ejemplo: el CO2.

Heterótrofas: su fuente o reserva de carbono se encuentra en sustancias que son orgánicas. Las bacterias utilizadas en la medicina están dentro de ellas.

Factores de crecimiento:

Son elementos que deben ser añadidos a las bacterias debido a que estas no pueden sintetizarlos por su cuenta, ya sea por alguna falla, o bien no tienen presente una ruta metabólica que pueda fabricarlas; a estas bacterias se les llama auxotróficas. Algunos  de los factores de crecimiento pueden ser: vitaminas del complejo B, aa, purinas o pirimidinas. De igual forma, hay otras bacterias que no requieren de estos factores, a estas se les conoce como prototróficas.

El oxígeno también es requerido por las bacterias aunque en diferentes concentraciones, dentro de ellas encontramos las anaerobias obligadas, que pueden ser estrictas o aerotolerantes, las anaerobias facultativas, aerobias obligadas y microaerófilas. Por otro lado. El CO2 también es requerido en diversas concentraciones de acuerdo a la afinidad de la bacteria por él.

Requerimientos físicos:

Potencial de óxido-reducción: es un agente esencial para poder saber si el inóculo sembrado en un cultivo se va a desarrollar o no. El potencial de óxido-reducción para los medios que se encuentran en contacto con aire debe ser de +0,2 a +0,4v a un pH de /. En el caso de las anaerobias obligadas este necesariamente debe ser de -0,2v. Estas medidas se pueden determinar si se elimina el oxígeno en el medio de cultivo, estableciendo medios de cultivos anaerobios o bien, agregando compuestos que presenten sulfidrilo al medio.

Temperatura: toda bacteria se desarrolla a una temperatura óptima, la cual se encuentra en un rango en el que la bacteria puede tener desarrollo. De acuerdo a estos parámetros, se clasifican en: psicrófilas, con un rango de -5 a 30°C y una temperatura +optima de 15°C; mesófilas que tienen un rango de 10 a 45°C con un óptimo en los 0°C y las termófilas cuyo rango va de los 25 a 80°C y su temperatura óptima es de 55°C.

Concentración de hidrógeno/pH: tal cual ocurre con la temperatura, las bacterias tienen un valor de pH óptimo inserto en un rango donde la bacteria puede crecer. En su mayoría, las bacterias de interés médico tienen un pH óptimo de 7,2 a 7,6. A pesar de ello, bacterias como M. Tuberculosis alcanzan valores de pH muy bajos o ácidos.

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