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Tema 6. Factores que afectan al crecimiento microbiano y adaptación a condiciones ambientales extrem

Microbiología General - Ingeniería Química UCM

Profesor: M. S.

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MICROBIOLOGÍA GENERAL B2. T6. Factores que afectan al crecimiento. Tema 6: Factores que afectan al crecimiento microbiano. 1. Temperatura. A la temperatura mínima la membrana se congela y el transporte de nutrientes es tan lento que no se produce crecimiento. A medida que aumenta la temperatura, tienen lugar las reacciones enzimáticas a velocidades cada vez mayores, hasta que se alcanza la temperatura óptima en la que las reacciones enzimáticas trascurren a la máxima velocidad y se observa un mayor crecimiento. Si se alcanza la temperatura máxima, se produce el colapso de la membrana y su lisis. Los valores de estas temperaturas cardinales clasifican a los microorganismos: Temperatura (ºC) Psicrófilos Mesófilos Termófilos Hipertermófilos Mínima <0 8-10 40 65 Óptima < 15 37-39 60-70 80-100 Máxima < 20 40-48 80 EJEMPLOS Polaromonas vacuolata Escherichia coli Bacillus stearotermophilus Thermococcus celer Los microorganismos psicrotolerantes, pueden crecer a temperaturas bajas, pero crecen más a temperaturas altas. Ambientes extremos y adaptación biológica. Los psicrófilos (algunas bacterias, algas) crecen en ambientes fríos naturales (océanos, polos) o artificiales (frigoríficos). Los piscrotolerantes (hongos) suelen crecer en frigoríficos. Se adaptan al ambiente mediante la membrana celular con alto contenido en ácidos grasos insaturados e hidrocarburos de cadena larga, y mediante proteínas -hélices. Por ejemplo, el color rojo sobre la nieve se debe a Chlamydomonas nivalis. Los termófilos (algunos procariotas) crecen en suelos oscuros, materiales en fermentación, áreas volcánicas y emanaciones hidrotermales. Adaptan sus proteínas por sustitución de pocos aminoácidos y aumento de pares iónicos en un denso empaquetamiento, su membrana con alto contenido en ácidos grasos saturados o ausencia de ácidos grasos, su citoplasma adquiriendo solutos (diglicerol fosfato, di-inositol fosfato) y su DNA por giro positivo. 2. Oxígeno. En relación con el oxígeno, los microorganismos se clasifican en: · Aerobios: o Obligados: requieren oxígeno. o Facultativos: no requieren oxígeno, pero crecen mejor con él. Microaerófilos obligados: requieren oxígeno de concentración inferior a la atmosférica. Anaerobios: o Aerotolerantes: no requieren oxígeno, no crecen mejor con él. o Obligados o estrictor: el oxígeno es letal para ellos. · · Jesús Ayllón, 2008 1 MICROBIOLOGÍA GENERAL B2. T6. Factores que afectan al crecimiento. (a)El oxígeno penetra una corta distancia dentro del tubo, de forma que los aerobios obligados crecen sólo en superficie. (b)Los anaerobios, sensibles al oxígeno, crecen sólo lejos del oxígeno. (c) Los aerobios facultativos son capaces de crecer tanto en ausencia como en presencia de oxígeno, aunque crecen mejor cerca de la superficie porque el microorganismo puede respirar. (d)Los microaerófilos crecen lejos de la zona más óxica. (e)Los anaerobios aerotolerantes crecen bien por todo el tubo, pero su crecimiento no es mejor en superficie porque sólo pueden fermentar. Las formas tóxicas del oxígeno son los radicales libre superóxido (O2 ), el peróxido de hidrógeno (H2O2) y el radical libre hidroxilo (OH ); estas formas son detoxificadas por las enzimas superóxido dismutasa, para O2 , y catalasa y peroxidasa para el H2O2. - 3. Acidez. pH. Los microorganismos se clasifican según su tolerancia al pH en: · · · Acidófilos: 2-5. Las acidófilas obligadas incluyen Thiobacillus y Sulfolobus. Alcalófilos: 10-11 (género Bacillus) Neutrófilos: 6-8. Los microorganismos combaten la acidez del medio mediante bombas de protones de modo que el pH del interior de la célula sea 6-7. 4. Presión osmótica. El efecto de la presión osmótica sobre el crecimiento microbiano se mide a partir de la actividad de agua aw que se define como la cantidad de agua disponible para funciones fisiológicas. Para aw = 1 (máxima) se desarrollan la mayoría de los microorganismos, pero según va disminuyendo son menos los microorganismos que pueden desarrollarse, hasta aw = 0,55, valor para el que se producen alteraciones en el DNA. aw 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.70 0.60 0.55 Ambiente Agua de mar, sangre, plantas, verduras, carne Pan Jamón Salami Conservas, lagos salados, pescados salados Cereales, dulces, frutos secos Chocolate, miel, leche en polvo Alteraciones en el DNA Microorganismos Mayoría Gram+, algas, basidiomicetos Algunas bacterias y hongos filamentosos y levaduras Penicillium, Aspergillus, Halobacterium Aspergillus Zygosaccharomyces rouxii. Xeromyces bisporus Los microorganismos con aw baja, adaptados a ambientes secos, se denominan xerófilos; los adaptados a ambientes no secos pero con alta concentración de solutos, se denominan halo u osmo según el soluto sea sal o azúcar, respectivamente. Jesús Ayllón, 2008 2 MICROBIOLOGÍA GENERAL B2. T6. Factores que afectan al crecimiento. El gráfico muestra el efecto de la concentración del ión sodio sobre el crecimiento de microorganismos con diferentes requerimientos salinos, lo que permite clasificarlos en halotolerantes, halófilos y halófilos extremos. Para contrarrestar la alta concentración de solutos en el ambiente, los microorganismos acumulan solutos compatibles que pueden tomar del ambiente o sintetizarlos. Los halófilos extremos acumulan KCl para contrarrestar el exceso de Na, aunque necesitan Na para mantener la integridad de la membrana y la fuerza Na-motriz, esta última empleada para el transporte de nutrientes y el movimiento de los flagelos. 5. Presión hidrostática. Los microorganismos que se desarrollan en ambientes tales como las profundidades marinas, donde el medio, además de frío y escaso de nutrientes, presenta una elevada presión hidrostática, se denominan barófilos. Existen barófilos extremos en los que la presión regula la expresión de los genes. 6. Radiaciones. La radiación UV produce la muerte de los microorganismos porque produce dímeros de timina, aunque las células poseen un mecanismo de defensa conocido como SOS, se puede decir que la radiación UV es letal. Los rayos X (artificiales) o `gamma' (emitidos por radioisótopos) son también letales para los microorganismos. Se ha descubierto un microorganismo resistente a la radiación nuclear con una pared celular mucho más resistente y gruesa, Deinococcus radiodurans. Jesús Ayllón, 2008 3

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