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Nutrición bacteriana

01 Oct 14 - 19:50

Nutrición bacteriana

Nutricion Bacteriana:

 

Calquier ser vivo por si actividad vital (Crecimiento, mantenimiento y reproducción) requiere continuos aportes de energía para reponer las perdidas y para que rodo el sistema pueda funcionar. Los nutrientes es el proceso por el que los seres vivos toman del medio donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. Dichas sustancias se denominan nutrientes y se requiere para los dos objetivos que comprende el metabolismo

1. fines energéticos o catabolismo (reacciones de mantenimiento) 2. fines biosintéticos o anabolismo (reacciones plásticas ).

 

El estudio de la nutrición microbiana se puede desglosar en varios apartados: así, podemos considerar los tipos de nutrientes requeridos, los aspectos cuantitativos, e incluso podemos abordar los aspectos ambientales (en cuyo caso entramos dentro del campo de la Ecofisiología). Igualmente podemos estudiar la aplicación práctica de la nutrición bacteriana, que se plasma sobre todo en el diseño de medios de cultivo para manejar los microorganismos en el laboratorio.

Desde el punto de vista de los fines de aprovisionamiento de energía, las bacterias se pueden dividir en:

1. litotrofas (del griego lithos = piedra): son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 , S0, NH3, NO2-, Fe, etc.). 2. organotrofas: requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas)

Desde el punto de vista biosintético (o sea, para sus necesidades plásticas o de crecimiento), las bacterias se pueden dividir en: 1. autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas. Ahora bien, habitualmente el concepto de autotrofía se limita a la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono, a saber, el CO2. 2. heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica).

 

Otros conceptos:

* * autótrofas estrictas: son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de carbono.

* * mixótrofas son aquellas bacterias con metabolismo energético litótrofo, pero requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su metabolismo biosintético.

Sean autótrofas o heterótrofas, todas las bacterias necesitan captar una serie de elementos químicos, que se pueden clasificar (según las cantidades en que son requeridos) como

* macronutrientes (C, H, O, N, P, S, K, Mg)

* micronutrientes o elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo...)

 

En la naturaleza, estos elementos se encuentran combinados, formando parte de sustancias orgánicas y/o inorgánicas. Algunos de los nutrientes serán incorporados para construir macromoléculas y estructuras celulares; otros solo sirven para la producción de energía, y no se incorporan directamente como material celular; finalmente, otros pueden ejercer ambos papeles.

El mundo bacteriano, como conjunto, exhibe una gigantesca versatilidad metabólica de uso de nutrientes: desde autótrofos que obtienen su carbono por reducción del CO2 y los demás elementos a partir de fuentes igualmente inorgánicas, hasta heterótrofos capaces de usar amplia gama de fuentes orgánicas de carbono.

A su vez, dentro de los heterótrofos, podemos encontrar muchos tipos de nutrición muy distintos, desde bacterias metilotrofas que sólo usan metano o metanol como fuente de carbono y energía, hasta los muy versátiles Pseudomonas, que pueden recurrir a degradar más de 100 tipos de fuentes de C, incluyendo sustancias tan "exóticas" como hidrocarburos alifáticos y cíclicos. De cualquier modo, entre los heterótrofos, una de las fuentes más típicas de carbono consiste en glucosa.

En los heterótrofos- organotrofos, los sustratos carbonados (con un nivel de oxidación no muy distinto del material celular -CH2O-) entran simultáneamente al:

* * metabolismo energético (o catabolismo, donde la fuente de C se transforma en CO2, o en CO2 junto con otras sustancias no totalmente oxidadas);

* * metabolismo plástico (anabolismo = biosíntesis de nuevo material celular). Aunque dentro del mundo de los procariotas se encuentre tanta variedad de nutriciones, las bacterias que pueden nutrirse solamente de sustancias inorgánicas sencillas (H2O, CO2, N2, NO3--, NH3, SO4=, fosfatos, etc.) son minoría, pero sus procesos metabólicos son muy interesantes. De hecho, existen tipos metabólicos que sólo han evolucionado en procariotas.

-CLASES DE NUTRIENTES

Podemos clasificar los nutrientes en las siguientes categorías:

1. universales: agua, CO2, fosfatos y sales minerales;

2. particulares

3. factores de crecimiento

 

-EL AGUA

Las bacterias necesitan grandes cantidades de agua. De hecho, salvo excepciones, se pueden considerar como organismos acuáticos. Requieren cierto grado de humedad para crecer. Desde el punto de vista de sus posibles papeles, el agua es:

* * el principal constituyente del protoplasto bacteriano;

* * el medio universal donde ocurren las reacciones biológicas;

* * un reactante en exceso (es decir, un producto resultante de algunas reacciones bioquímicas).

* Las fuentes de agua pueden ser:

* * endógena: procedente de procesos de oxido-reducción;

* * exógena (la más importante): procedente del medio, y que difunde a través de las membranas.

* Ahora bien, no toda el agua de un ambiente está disponible para la bacteria:

* * Existen determinadas sustancias y superficies que absorben y adsorben (respectivamente), de modo más o menos intenso, moléculas de agua, dejándolas inasequibles a la bacteria.

* * Los solutos disueltos en agua (p. ej. , sales, azúcares) tienen afinidad por las moléculas de H2O que los rodean, por lo que éstas tampoco estarán a disposición del microorganismo.

La disponibilidad de agua se mide por un parámetro llamado actividad de agua o potencial de agua, indicativo del agua libre, y que se expresa como

aW= PS/PW

donde PS es la presión parcial de vapor de agua en la solución problema y PW es la presión parcial de vapor del agua destilada.

Las bacterias tienen valores de aW normalmente entre 0.90 y 0.99.

* * Bacterias de hábitats oligotróficos (como Caulobacter, Spirillum) tienen aW cercanos a 1.

* * Bacterias como Escherichia y Streptococcus, que viven en sangre y fluidos corporales, tienen aW de alrededor de 0.995.

* * Bacterias marinas como ciertos Vibrio y Pseudomonas encuentran valores de 0.980.

* * Ciertos bacilos Gram-positivos que resisten mejor la sequedad poseen valores de 0.950. * En el extremo de resistencia encontramos ciertas bacterias xerófilas, capaces de vivir a aW muy bajos (en torno a 0.75). Muchas de estas bacterias viven de hecho en medios acuosos, pero donde gran parte del agua no está disponible por las razones arriba citadas:

* * bacterias halófilas extremas, como la arqueobacteria Halobacterium, que habita lagunas hipersalinas;

* * bacterias (y sobre todo, ciertos microorganismos eucarióticos como levaduras) sacarófilas, que viven en jugos y zumos con altas concentraciones de azúcares.

-EL ANHÍDRIDO CARBÓNICO (CO2)

El anhídrido carbónico es requerido por todo tipo de bacterias:

* * Las autótrofas lo requieren como fuente de carbono, y lo reducen usando como fuente de energía la luz (en el caso de las fotoautótrofas) u oxidaciones de determinadas sustancias inorgánicas (los quimioautolitotrofos).

* * Las arqueobacterias metanogénicas pueden usar el CO2 como aceptor de los electrones procedentes de la oxidación del H2, proceso por el que obtienen su energía:

CO2 + 4H2 ---------> CH4 + 2H2O ( DG'0<0)

* * Los heterótrofos, aunque no usan el CO2 como fuente de C ni como aceptor de electrones, necesitan pequeñas cantidades para las carboxilaciones en determinadas rutas anabólicas y catabólicas.

El origen del CO2 puede ser:

* endógeno: procedente de descarboxilaciones que ocurren al degradar la fuente orgánica de carbono;

* exógeno: el CO2 de la atmósfera o disuelto en las soluciones acuosas.

Normalmente, las bacterias crecen a la concentración de CO2 atmosférico (0.03%), pero algunas bacterias (Neisseria, Brucella), cuando se aíslan por primera vez, requieren atmósferas enriquecidas, con 5-10% de CO2. Ello parece deberse a que poseen alguna enzima con baja afinidad hacia el CO2; sin embargo, tras varios subcultivos, suelen adaptarse a crecer a tensiones normales.

-FACTORES DE CRECIMIENTO

Los factores de crecimiento son moléculas orgánicas específicas que, en muy pequeña cantidad, algunas bacterias necesitan para crecer. Salvo excepciones no tienen función plástica (no son sillares de macromoléculas) ni sirven como fuente de energía. Suelen ser coenzimas o sus precursores, vitaminas, que determinadas bacterias no pueden fabricar por sí mismas, al carecer de parte o toda de una ruta biosintética.

Ejemplos:

* las bacterias del género Brucella requieren como factores de crecimiento en sus medios de cultivo la biotina, niacina, tiamina y ácido pantoténico.

* Haemophilus necesita suplementos de grupos hemo y piridín-nucleótidos.

* En la siguiente tabla se muestran algunas de las vitaminas y cofactores requeridos por algunas bacterias.

 

 

 

Factor o vitamina Funciones principales

p-aminobenzoico (PABA) Precursor del ácido fólico

Ácido fólico Metabolismo de compuestos C1, transferencia de grupos metilo.

Biotina Biosíntesis de ácidos grasos; fijación de CO2

Cobalamina (vitamina B12) Reducción y transferencia de compuestos C1; síntesis de desoxirribosa

Niacina (ácido nicotínico) Precursor del NAD; transferencia de electrones en reacciones redox

Riboflavina Precursor de FAD y FMN

Ácido pantoténico Precursor de la CoA

Tiamina (vitamina B1) Descarboxilaciones; transcetolasas

Complejo B6 (piridoxal, piridoxamina) Transformaciones de aminoácidos y cetoácidos

Grupo Vitamina K, quinonas Transportadores de electrones (ubiquinonas)


Judith Gonzalez

Judith Gonzalez

10 Oct 2014 - 11:54 pm

Nutrientes universales:

Las bacterias necesitan grandes cantidades de agua, requieren cierto grado de humedad para crecer.
Desde el punto de vista de sus papeles universales el agua es:

-El principal constituyente del protoplasto bacteriano.
-El medio universal donde ocurren las reacciones biológicas.



-Cynthia Judith Gonzalez Gomez.

Anonymous

Evelin Barron

12 Oct 2014 - 07:28 pm

Complementando el comentario de mi compañera:
Las fuentes de agua pueden ser:
-ENDOGENEA: producida de procesos de oxido-reducción (redox)
-EXOGENEA: proceden del medio y que se difunden a través de membranas.

Jorge Cuen

Jorge Cuen

19 Oct 2014 - 12:24 pm

La nutricion bacteriana es una de las cosas mas importantes que hay que conocer ya que de acuerdo a su nutricion y metabolismo podemos conocer varios tipos de bacterias y asi poder clasificarlas con base a estas caracteristicas que las hace unicas en su tipo.

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