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18/09/2014
Reproducción Bacteriana
 Asexual


Capítulo 7
Crecimiento Bacteriano



Fisión binaria *
Gemación – Ej. Hyphomonas
Fisión múltiple – ciertas cianobacterias
Fragmentación
Esporas aéreas – Ej. Streptomyces
 Sexual

Conjugación
Binary Fission
Fisión Binaria



Durante la fisión binaria cada célula hija
recibe una copia del cromosoma, de los
ribosomas, complejos macromoleculares, así
como monómeros e iones inorgánicos para
existir como una célula independiente.
El ADN se ancla a la membrana y así, cada
célula hija se queda con una copia.
Se forma un septo que dará lugar a cada
una de las células hijas, las envolturas rodean
a cada copia del ADN y finalmente se da la
separación de las células.
1
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Ciclo Celular de la Célula Eucariota
Ciclos Celulares
Eucariota
Procariotas: Bacterias
Ciclo Celular de la Célula Eucariota
Ciclo Celular
y Determinación de Forma
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Ciclo Celular Bacteriano
 Replicación Cromosómica y



Partición del DNA
Origen de la replicación
Replisomas
Bidireccional
 Citocinesis
Proteínas Fts
Las proteínas Fts (filamentous temperature sensitive)
interactúan para formar el aparato de división llamado
divisoma.
 FtsZ polimeriza y forma un anillo en el centro de la
célula progenitora.
 FtsA es una enzima ATP hidrolasa, que cliva el ATP que
provee la energía para ensamblar proteínas en el
divisoma.
 ZipA ancla a FtsZ a la membrana citoplasmática.
 FtsI es una proteína involucrada en la síntesis de
peptidoglucano y es también llamada proteína de
unión a penicilina (su actividad es bloqueada por el
antibiótico).
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Proteína MreB y la
forma de las bacterias
La presencia de la proteína
MreB se ha relacionado con la
forma de las bacterias no
cocoides. (Bacilos, vibrios)
•FtsZ tubulina bacteriana.
•MreB actina bacteriana.
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Formación de la
Pared Celular
Síntesis de Peptidoglucano
 Uridine diphosphate-NAG
 Algunas
moléculas de UDP-NAG son
convertidas en UDP-NAM
 Principal molécula acarreadora

Bactoprenol – proteína de la membrana
bacteriana que transporta a la unidad
NAM-NAG a través de la membrana
El bactoprenol acarrea los
precursores de la pared
celular, en el periplasma
interactúa con la enzima
que inserta los precursores
de pared celular y cataliza
la formación del enlace
glucosídico.
La transpeptidasa forma el
enlace peptídico entre las
cadenas de aminoácidos
de las unidades de
mureína.
Factores Físicos Abióticos)
 Factores
Factores que
Afectan el
Crecimiento

físicos
Presión hidrostática/atmosférica
 E.
coli puede crecer a 4,000lb por pulgada
cuadrada (lb/sq.in.)
 Levaduras dejan de crecer @ de 100lb/sq.in.

Temperatura
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Factores Químicos
 Disponibilidad de
agua
 pH
 Presión
osmótica
 Disponibilidad de
nutrientes * vea
nutrición bacteriana
 Compuestos tóxicos
Solutos
Disponibilidad de Agua
Actividad Acuosa o Actividad
de Agua (aw)

Mecanismos utilizados para protegerse de un
↑ o ↓ en la [ ] de solutos:





Formación de cuerpos de inclusión
Canales mecano sensitivos en la membrana
plasmática
Paredes celulares rígidas
Solutos compatibles
 Inorgánicos – ej. KCl
 Orgánicos – colina, betalina, prolina, ácido
glutámico
Vacuolas contráctiles
aw = P/Po = HR/100=F/Fo = ma/ma+
P = presión de vapor de agua en alimento
Po = presión de vapor de agua en el agua pura
HR = humedad relativa
F = fugacidad
M = moles de agua (g/18)
M = moles de soluto (g/pm)
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Valores (aw)
Valores (aw)
 aw
 aw
= 0.98 – pueden crecer casi todos los
microorganismos patógenos. Los
alimentos más susceptibles son la carne o
pescado fresco, frutas y vegetales frescos
 aw =0.93/0.98 – hay poca diferencia con
el anterior. En alimentos con este valor ,
pueden multiplicarse muchos
microorganismos patógenos. Alimentos
susceptibles: embutidos fermentados o
cocidos, quesos, pan, etc.
= .85/0.93: ↓ aw, ↓ # de patógenos
que sobrevive. Una bacteria que puede
sobrevivir es Staphylococcus aureus, que
puede causar intoxicación alimentaria.
Sin embargo los hongos pueden crecer.
Alimentos susceptibles: embutidos
curados y madurados, jamón serrano,
leche condensada.
Valores (aw)
 aw
= 0.60/0.85: Las bacterias no pueden
crecer a este intervalo; si hay contaminación
se debe a microorganismos muy resistentes a
la desecación. Pueden crecer en cereales,
mermeladas, frutos secos, quesos curados.
 aw < 0.60: no hay crecimiento microbiano;
algunos hongos pueden crecer. Alimentos
resistentes: chocolate, miel, galletas, dulces.

Actividad de agua (aw) - cantidad de agua libre
disponible para:





el crecimiento del organismo
Reacciones químicas
Reacciones enzimáticas.
Tiene un valor máximo de 1 y un valor mínimo de 0.
Clasificación de los microorganismos (aW)
 Osmotolerantes - pueden crecer donde la (aW) es
↑ o ↓.
 Halófilos - requieren [ ] de NaCl u otras sales sobre
0.2M
 Halófilos extremos - requieren [ ]de NaCl > de 2M
para su crecimiento.
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Cómo Controlar la Actividad de Agua
 Técnicas

Classification
of microbes
according
to salinity
tolerances.
usadas:
Secado
 Aire
caliente
 Congelamiento
 Aspersión
 Al



vacío
Liofilización
Incorporación de sal o azúcar
Uso de preservativos
Factors Affecting Microbial Growth
30
pH
 Logaritmo negativo de
 Clasificación de




H+
la { } de
los microorganismos (pH)
Acidófilos - crecen mejor a un pH de 0-5.5
Neutrófilos - crecen mejor a un pH de @ de 7
Alcalinófilos - crecen mejor a un pH entre 5.58.0
Alcalinófilos extremos - crecen a un pH > de
10.0
 “Acid
 La
mayoría de las bacterias crece a un
pH entre 6.5-7.5
 Los hongos y las levaduras crecen a un
pH de entre a 5-6
 Los buffers o amortiguadores usados en
los medios nutritivos: peptona,
aminoácidos, sales de fosfato
Shock Proteins”
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Escala de pH
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 Temperaturas cardinales



Máxima
Mínima
Óptima
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Factors Affecting Microbial
Growth
Temperature
effects
on growth
rate.
 Clasificación de





los microorganismos
Psicrófilos o criófilos - (0 - 20C)
Psicrótrofos (psicrófilos )facultativos - 0-35C
Mesófilos (20-450C)
Termófilos (55-650C)
Hipertermófilos (80-1100C)
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Efecto de la Temperatura
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 Aerobios
estrictos u obligados - requieren
O2 para poder crecer.
 Anaerobios facultativos - no requieren O2
para su crecimiento, pero crecen mejor en su
presencia.
 Anaerobios aerotolerantes - ignoran el O2
pero pueden crecer bien si está presente o no.
 Microaerófilos -
requieren niveles ↓ de O2
(2-10%) para su crecimiento, los niveles
atmosféricos de 20% son dañinos para la célula.
 Anaerobios estrictos u obligados - no
toleran el O2, mueren en su presencia.
 Capnofílicos - requieren CO2 para su
crecimiento.
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Oxígeno
Oxygen Requirements: The Shake Tube
a. Obligate aerobic
b. anaerobes
c. facultative
aerobes
d. Microaerophiles
e. Aerotolerant
anaerobes
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54
Formas Tóxicas de Oxígeno

Formas Tóxicas de O2




Efectos sobre los microorganismos


Radicales superóxido O2H2 O 2
OH-


2
H2O2
catalasa 2 H2O + O2
Oxidan y destruyen componentes celulares
Enzimas que los protegen de los radicales
tóxicos:

O2- + 2H superóxido dismustasa H2O2 +H2O
 H2O2
+ 2 O+
peroxidasa
2 H2O
Superóxido dismutasa
Catalasa
Peroxidasa
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Presión
 Microorganismos terrestres
y los que viven
en las aguas superficiales – presiones de
1atmósfera
 Profundidades


Barotolerantes
Barófilos o piezófilos
Radiaciones:
Ionizantes
No ionizantes
Crecimiento Microbiano
En Ambientes Naturales:
• Ambientes oligotróficos
• “Biofilms”
• “Quorum sensing”
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Ambientes oligotróficos
↓
[ ] de nutrientes *
 Estrategias utilizadas por los
microorganismos para sobrevivir en estos
ambientes:



Formación de “Biofilms”


Son agregaciones de microbios creciendo en
superficies.
Los microbios se mantienen unidos por
“Extracellular Polymeric Substances (EPS).


Formación de endoesporas
Formación de quistes
Producción de “Starvation proteins”




Polisacáridos
Proteínas
Glucoproteínas
Glucolípidos
DNA
Ventajas para los microorganismos:

Protección (UV, antibióticos, desinfectantes etc.
Biofilms…
 Lugares





donde se encuentran:
Sobre estromatolitos
Babote
Medical devices – ej reemplazo de cadera,
Forman la placa dental
Tuberías del agua
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“Quorum Sensing”
 Comunicación de
célula a célula dentro
de las poblaciones microbianas.
 Envuelve la secreción y detección de
señales químicas


Hemoserine lactona
Acyl HSL synthase
Quorum Sensing en las Gram +


Mediada por ferohormona oligopéptido
Procesos impactados por QS






Mating (conjugación)
Esporulación (Bacillus subtilis)
Producción de factores de virulencia (Staph aureus)
Desarrollo de micelio aéreo (Streptomyces griseus)
Producción de antibióticos (S. griseus)
Transformación (Streptococcus pneumoniae)
Quorum Sensing en las Gram 
Procesos sensibles a QS





Bioluminiscencia (Vibrio fischerii)
Síntesis y liberación de factores de
virulencia (Pseudomonas aeruginosa)
Conjugación (Agrobacter tumefaciens)
Producción de antibióticos (Erwinia
carotorova y Pseudomonas aerofaciens)
Producción de “Biofilms”(Pseudomonas
aeruginosa)
Cultivo en el Laboratorio
De Microbios Celulares
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Métodos…….
 Cultivos enriquecidos
 Estriado en
Métodos para Obtener
Cultivos Puros
placa
 Esparcido en placa
 Vaciado o vertido en placa

Dilución en serie
Crecimiento Microbiano
Crecimiento
En microbiología el crecimiento se define como el
incremento en el número de células.
 Tipos
La bipartición (fisión binaria) es el proceso por el cual
una célula se divide para formar dos células iguales.


 Importancia de

El intervalo que transcurre en la formación de dos
células a partir de una célula se llama generación y el
tiempo requerido para esto es el tiempo de generación
o tiempo de duplicación.
de crecimiento
Auxético
Multiplicativo - ↑ en el número de células

su estudio
Controlar el crecimiento de microorganismos que
causan enfermedades o daños a los alimentos.
Promover el crecimiento de microbios beneficiosos
o de aquellos que queremos estudiar
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Etapas (Fases) del Crecimiento
 Lag
(retardada o aritmética)
(logarítmica o exponencial)
 Estacionaria o plateau
 Declinación, muerte
 Log
Tiempo de Generación
Tiempo de Generación


Definición - tiempo que le toma a una
bacteria en crecer, doblar su tamaño y
dividirse en dos.
Tiempo de generación de algunos microorg.



E.coli (bacilo Gram - , parte de la flora normal
del intestino: (10-20min.)
Mycobacterium tuberculosis (bacilo ácido
resistente): > de 12 hrs.
Giardia lamblia (parasito de GI): 18 hrs.
 Factores


que lo determinan
Especie de microorganismo
Factores(condiciones)ambientales
 Promedio 15-20
min. (varía entre 10min.-
24 hrs.)
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Generation Time- the time required for a cell to divide and
Its population to double-review Appendix D 2n
Determinación del
Crecimiento
 Determinación del

número de células
Conteo directo
 Cámara
Petroff - Hausser
Coulter
 Hemocitómetros
 Contadores

“Colony Forming Units” (CFU)
 Vertido
en placa
en placa
 Esparcido
Cámara Petroff- Hausser
Determinación del Crecimiento
 Determinación de



la masa celular
Peso seco
Espectrofotometría
Determinaciones bioquímicas
 Proteínas
 DNA
 ATP
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Filtración
Plate Count
 After
incubation, count colonies on plates that have
25-250 colonies (CFUs)
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Conteo en Placa
Inocular placa
Petri a partir de
dilución

Se utilizan para mantener a las bacterias en
la etapa exponencial de crecimiento, a una
concentración de biomasa constante, por
periodos de tiempo largos. Requiere de:



Quimiostato

Turbidez
Remoción de nutrientes
Provisión constante de nutrientes
Aparatos utilizados:


Quimiostato
Turbidostato
22