Microbiología Primer Bloque, Apuntes de Microbiología

¡Descarga Microbiología Primer Bloque y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity! GUIAS DOCENTES www.cbm.uam.es/jlsanz. - Pagina de pestañas docencia - El segundo parcial será hasta el tema 13. - Bibliografía: Brock microbiología de los microorganismos. - Microbiología de Prescott. NO HAY CLASE EL JUEVES. - Exámenes parciales (3) con valoración del 25 por ciento. Hay que presentarse obligatoriamente a 1. - Examen final: 25 o 30 preguntas que van a cubrir todo el temario y preguntas cortas valoración del 50 por ciento. No hace falta aprobarlo para aprobar la asignatura. - Laboratorio: 15 por ciento hay que aprobarlo, - Actividades complementarias del 10 por ciento, individuales. SOY DEL GRUPO PARA PRÁCTICAS: 3263 PRÁCTICAS DEL 1 AL 5 DE OCTUBRE DIA 30 A LAS 11 30 DE LA MAÑANA AULAS 3 Y 4 TEMA 1: METODOS DE MICROBIOLOGIA Y CULTIVO DE MICROORGANISMOS RELACIONADO CON EL LABORATORIO Y EL EXAMEN DE TIPO TEST. MICROBIOLOGIA AMBIENTAL: - Las bacterias están consideradas como los primeros microorganismos. Toda la biosfera depende de sus actividades (ciclo del nitrógeno y del carbono) La microbiología es la ciencia que estudia a los seres vivos que no se pueden ver a simple vista. Abarca entidades sin estructuras celulares procariotas, protozoos, parte de los hongos (los filamentosos) y parte de las algas. 1) NUTRICION BACTERIANA: Trata de los monómeros necesarios para la célula, es decir, de los compuestos químicos necesarios. Organismos diferentes necesitan diferentes nutrientes, cada grupo metaboliza un tipo de nutriente. Los microorganismos como todo organismo necesitan de macro nutrientes: carbono (que supone el 50 por ciento de la célula) y nitrógeno, principalmente entre otros. CONCEPTOS: - Prototrofia: capacidad para sintetizar todos los compuestos orgánicos que se necesitan a partir de la principal fuente de carbono. (que a partir del carbono se sinteticen todos los compuestos orgánicos). - Auxotrofia : incapacidad de sintetizar algún compuesto. - Metionina: aminoácido por el que empieza la síntesis de proteínas. - Coenzima A: presente en el ciclo de krebs (matriz mitocondrial) proceso que en las bacterias se lleva a cabo en el citoplasma. - Quelacion: se introduce la sustancia dentro de la molécula (se solubiliza antes) - Endosporas: fabricadas por un grupo reducido de microorganismos entre ellos los bacilos. (Tinción en laboratorio). Clostridium y bacilos tienen Endosporas en la bacteria problema (laboratorio). 2 FACTORES DE CRECIMIENTO Aminoácidos (purinas, pirimidinias) y vitaminas (estas últimas son las que se necesitan para crecer más frecuentemente). 3) FACTORES AMBIENTALES: Influyen sobre el crecimiento, supervivencia y actividades metabólicas de los microorganismos. -PH: Debe ser adecuado y mantenerse durante todo el periodo de crecimiento La fermentación de carbohidratos libera ácidos orgánicos al medio con la consiguiente acidificación y detención del crecimiento. Clasificación: -Acidófilos: hongos bacterias y archeas (PH menor de 6) -Alcalófilos: la mayoría de las bacterias: archeas, bacilus firmus. Son suelos sódicos o suelos ricos en carbonato. PH alto. - TEMPERATURA (FACTOR IMPORTANTE) Determina la velocidad de crecimiento en función de la ley de arrenihus. Los microorganismos tienen 3 tipos de temperatura: mínima máxima y óptima. En la mínima tendríamos gelificacion de la membrana y por tanto un crecimiento lento. Si aumenta hasta la Temperatura ideal u óptima tendríamos un crecimiento óptimo. Si llegamos a la máxima se produce la desnaturalización proteica, colapso de la membrana y lisis térmica. -Psicrofilo: temperatura óptima de 4 grados y la mínima dependiendo, por debajo de cero menos 7 o menos 8. La temperatura máxima de estos coincide con la mínima de un mesófilo. -Mesofilo: la mayoría (39 de optima) -Termófilo: temperatura óptima de 60. -Hipertermófilo: temperatura óptima de hasta 80 o 100. - OXIGENO (ambiente óxico y anoxico): Aceptor final en organismos aerobios. Las anaerobias facultativas utilizan el oxigeno si lo hay, o utilizan otro mecanismo si no hay presencia de oxigeno en su metabolismo. De acuerdo a su respuesta frente al O2 las bacterias se clasifican como: -Aerobias: dependen del O2. Microaerófilas: prefieren concentraciones bajas (2%). - Anaerobias facultativas: utilizan O2 si está presente, pero pueden crecer en su ausencia. - Anaerobias: no pueden utilizar O2. Pueden ser:  Estrictas : el O2 es tóxico (Clostridium)  Aerodúricas o aerotolerantes : toleran el O2. (Enterococcus faecalis) Las aerotolerantes y los anaerobios estrictos no pueden generar energía mediante la respiración aerobia y utilizan la fermentación y la respiración anaerobia. Toxicidad del oxígeno y de los subproducto del metabolismo oxidativo (radical superóxido, radicales y agua oxigenada). 4) LIMITACION DEL CRECIMIENTO POR FACTORES AMBIENTALES: El desarrollo de los microorganismos (cómo de cualquier ser vivo) se rige por dos principios: - Ley del Mínimo de Liebig (1840). (El nutriente menos disponible es el que va a limitar el crecimiento) - Ley de la Tolerancia de Shelford: de electrones en los organismos aerobios. (Independientemente de los nutrientes del medio los limites los van a plantear  Agentes químicos líquidos antisépticos : Matan o inhiben el crecimiento de microorganismos. - Etanol: 65 o 80 por ciento. - Compuestos con fenol. - Detergentes cationicos - Compuestos yodo foros La acción de todos los anteriores compuestos depende de la concentración, tiempo de exposición y el modo de administración. Sin embargo los microorganismos tienen la capacidad de responder contra lo que se le está administrando en contra. Estos agentes antimicrobianos pueden ser por tanto neutralizados. Son capaces de o bien fabricar materiales orgánicos que impidan la entrada, o bien fabricar una capsula alrededor de ellos o bien formando una biopelícula. 5) TÉCNICAS DE ENRIQUECIMIENTO: - Medio de cultivo: puede ser una mezcla de nutrientes para poder aislar a los microorganismos a una concentración adecuada y a unas condiciones óptimas de PH y temperatura y oxigeno. El medio de cultivo nos va a permitir el crecimiento por tanto de los microorganismos. Los microorganismos necesitan una fuente de carbono nitrógeno y azufre, una base mineral (oligoelementos: calcio) y unos factores de crecimiento (algunos esenciales y otros no, unos necesitan vitaminas otros no). -Cultivo axénico. Cultivo de una sola especie bacteriana proveniente de una sola célula (IMPORTANTE LA DEFINICION).  Tipos de medio de cultivo: - Estado físico como se encuentran, si son líquidos o sólidos o semisólidos. El de clase es sólido y le añadimos Agar. - Composición química:  Medio definido o sintético : aquel que se conoce su composición química exacta del preparado, porque ha sido preparado a partir de compuestos químicos puros.  Medios complejos o indefinidos: aquel del cual se desconoce su composición química exacta porque ha sido preparado a partir de estractos naturales. Cuando no se conoce las necesidades nutricionales de los microorganismos. (EL DE CLASE ERA ASÍ). En cuanto aparece la palabra ESTRACTO es indefinido seguro, cuando aparece PECTONA LO MISMO ya que es una proteína pero desconocemos cual. MUY IMPORTANTES AMBOS TÉRMINOS. CAEN SIEMPRE. - Tipos funcionales de medios de cultivo:  Medios generales o de mantenimiento: se utilizan para cultivar muchos microorganismos diferentes. Caldo tríptico de soja y el Agar tríptico de soja. Cuando le quitas el Agar se forma el caldo: TSA a TSB ( B DE CALDO EN INGLES QUE ES DE BROTH)  Medios de enriquecimiento favorece el crecimiento de microorganismos exigentes  Medios selectivos : que favorecen a determinados grupos de determinados microorganismos mientras suprime el crecimiento de otros. La selección se realiza mediante la adición de un inhibidor. (antibióticos, algunos colorantes una única fuente de carbono.) EL AGAR ENDO, EL AGAR EOSINA AZUL DE METILENO, Y EL AGAR MACcONKEY SON USADOS PARA LA DETECCIÓN DE E. COLI Y BACTERIAS RELACIONADAS CON MUESTRAS DE AGUA (SI SE TIÑE DE VERDE ES E.COLI)  Medios diferenciales: aquellos que permiten diferenciar grupos, basándose en características biológicas. Streptococcus pyogenes. Para ver si existe o no le ponemos Agar sangre el cual hidroliza distinguiéndose zonas claras que se producen por la destrucción de eritrocitos al ser hemolítico. Sería un medio diferencial. Tipo funcional (IMPORTANTE PARA AMBOS EXAMENES). CONCEPTOS: -Concentración mínima inhibitoria: Es la cantidad más pequeña que se necesita de un agente microbiano para inhibir el crecimiento de un microorganismo. (CMI) Para determinar la CMI de un determinado agente frente a un microorganismo, se preparan una serie de tubos de cultivo y se inoculan. Es la menor cantidad de un agente para cargarme al microorganismo. Se tiene que dar en cultivos puros. - Método de difusión en Agar: se forman aros alrededor, si hace efecto el agente microbiano antibiótico. 6) AISLAMIENTO: Para trabajar con un microorganismo en condiciones definidas en el laboratorio es necesario primero proceder a su aislamiento. - Cultivo: poblaciones bacterianas con millones de individuos. - Cultivo puro: el que contiene una sola clase de microorganismo. - Cultivo mixto: el que contiene más de un tipo de microorganismo. En el laboratorio vamos a llevar a cabo un tipo de esterilización de calor seco tipo flameado directo. - Método de aislamiento por siembra por estría en placa: importante porque también vamos a aislar la bacteria problema en el laboratorio. Hay que flamear el asa constantemente. Cogemos el asa de siembra y la introducimos en el medio liquido (nos quedamos con la gota), pasamos en zigzag tres rayas, flameamos y quemamos y al estar seco arrastramos las bacterias a otro lado, volvemos a quemar el asa de siembra y a partir de ahí obtenemos u cultivo puro sin otros microorganismos. (DIBUJO DE LA PLACA PETRY) -Cuantificación de los organismos: -- Células viables es aquella que es capaz de dividirse y originar una descendencia. -- Cada célula viable puede crecer y dividirse hasta formar una colonia. -Diluciones seriadas y siembra en placa: cuantificación del número de organismos. Miden el número de células viables. Dependiendo del microorganismo de 24 horas o más. Inoculo original se diluye varias veces en el proceso de dilución seriada. Cogemos la bacteria problema y preparamos una serie de tubos con 9 ml de un medio de cultivo líquido. (TPB) cogemos un ml del matraz, lo añadimos agitamos, cogemos un ml y lo vamos echando en cada uno de los tubos, bajando la carga microbiana. Los tubos están estériles. AL haberlo diluidos varias veces cojo un medio solido y paso un ml de cada tubo a la una placa petry. El rango en el que puedo contar es de 30 a 300. (LABORATORIO). Fuentes De error del recuento en placa dependen de: el medio de cultivo, las condiciones de incubación si el cultivo es mixto velocidad del crecimiento, irregularidades en el pipeteo. -Recuento de células totales: hay dos tipos - - Directo: mediante microscopio con la cámara de recuento que está tasada y nos permite determinar por ml el número de células que hay. - - Contador electrónico: que nos la recuenta directamente. Ambos métodos conllevan también sus limitaciones: no distingue entre células vivas y muertas, que las muy pequeñas son imposibles de detectar (afecta a la precisión): otro problema es la densidad óptica (por debajo de 10 elevado a 6 no vale), muchas de estas células tienen flagelos y se mueven, los restos se pueden contar como células. - Método de la masa celular: mediante espectrofotómetro. Se utiliza generalmente una longitud de onda de 550 nm ( color verde): El descenso de luz no dispersada causada por la turbidez. La lectura se expresa en unidades de densidad óptica. -Citometro de flujo: es un láser que te permite contar las células y encima es capaz de distinguir entre células vivas y muertas. Permite contar muestras líquidas. TEMA 2: METODOS DE MICROBIOLOGIA 2.TÉCNICAS MICROSCOPICAS. Preguntas de microscopía caen SI O SI. Las tinciones van a ser preguntadas en práctica y teoría. 1) MICROSCOPIO: - - Óptico - - Electrónico Depende del aumento el contraste y la resolución. Objetivos con lentes convexas que desvían los rayos de luz por refracción encontrándose en un solo punto: punto focal. - Contraste: diferencias en la intensidad de la luz lo que nos permite apreciar que una zona de la imagen es diferente de otra zona próxima o del fondo del campo. La mayoría de los microorganismos carecen de color. - - Aumentar el contraste de forma artificial: utilizar colorantes. - Resolución: la menor distancia entre dos puntos que se pueden ver por separado. Para ver el movimiento de microorganismos hacemos la prueba de la gota pendiente Las tinciones se llevan a cabo ya que todos los colorantes tienen grupos cromóferos coloreantes los cuales se unen a la pared bacteriana de las bacterias por enlaces iónicos, covalentes o hidrofóbicos. Hay 3 tipos de tinciones. -Tinción simple -Tinción diferencial. -Tinción especifica 2) TINCION SIMPLE: Finalidad: estudiar la morfología de los microorganismos mediante un colorante para aumentar el contraste. 3) TINCIONES DIFERENCIALES: Sirve para identificar dos clases de bacterias diferentes en base a la tinción. - tención primaria: igual método que una simple. - tinción de contraste: se utiliza otro colorante que tiñe las células no teñidas por el primer colorante Tinción de gram Tinción de alcoholes resistentes. 4) TINCION DE GRAM: (CAE SIEMPRE) Objetivo: estudiar la morfología de las bacterias (gram positivas o gram negativas en función de la composición de la pared). - Tinción primaria. - Decoloración. - Tinción de contraste. Se lleva a cabo siguiendo los siguientes pasos: BACILOS: No tienen agrupaciones. ACTINOMICETOS: Presentan desarrollo micelar. TEMA 3 MICROBIOLOGÍA: ORGANIZACIÓN Y ESTRUCTURA DE LA CÉLULA PROCARIOTA 1: ENVOLTURAS CELULARES. Los organismos se dividen en eucariotas y procariotas. A partir de esta división se establecen 3 linajes evolutivamente diferentes (DOMINIOS). - Bacteria: dominio de microorganismos procariotas - Archaea: dominio de microorganismos procariotas - Eukarya: dominio de microorganismos eucariotas. 1) CELULAS EUCARIOTAS - ADN localizado en un núcleo rodeado por una membrana nuclear. - Núcleo con múltiples cromosomas. - El ADN está asociado a proteínas. (Histonas). -Nuestras células tienen orgánulos rodeados de membrana (retículo endoplasmático, mitocondrias). - La pared celular si existe, tiene una estructura química sencilla. - La división celular se lleva a cabo por mitosis (se replican los cromosomas distribuyéndose en los núcleos de células hijas). 2) CÉLULA PROCARIOTA: - El ADN no está rodeado por una membrana. - El cromosoma se organiza en un único ADN circular. - El ADN no se asocia a histonas si no a proteínas no histónicas. - Un rasgo distintivo es que no tienen orgánulos rodeados de membrana. - Fosforilación oxidativa llevada a cabo en la pared bacteriana (en caso de eucariotas ocurre en las crestas mitocondriales) - La pared celular casi siempre posee un polisacárido complejo conocido como peptidoglicano. - La membrana de procariotas tiene una composición química específica que nos permite identificarlas (ya que difieren en los lípidos que contienen) (SIEMPRE CAE LA PARED BACTERIANA) 3) DIFERENCIAS QUÍMICAS ENTRE DOMINIOS. - Archaea: lípidos de membrana diferentes a las de otros dominios. Las archeas se encuentran en ambientes termófilos e hipertermófilos (ambientes extremos de temperatura), por lo que han desarrollado membranas muy resistentes ya que los enlaces éter confieren estabilidad. Los principales lípidos de las archaeas son:  Diéteres de glicerol (20 átomos de carbono, conocido como fitanol).  Es importantes saber que las archaeas NO tienen ácidos grasos.  Difitanol (40 átomos de carbono)  Tetraéteres de glicerol (con los cuales pueden formar monocapas que las hacen resistentes a la disgregación en el caso de las archeas las hacen resistentes a la temperatura). - Eukarya: glicerol + ácidos grasos (16 ó 18 carbonos), los cuales no se ramifican y se unen al glicerol por enlace éster. Los ácidos grasos son poliinsaturados. - Bacterias: poseen ácidos grasos monoinsaturados o saturados. Glicerol + cadenas laterales (isoprenos, que no ácidos grasos) que se unen al glicerol mediante enlaces éster. Son siempre ramificados, y aparte de ello los isoprenoides son siempre saturados. (FOTOCOPIA DE DIFERENCIAS). 4) ESTEROLES Y HOPANOIDES: -Esteroles:  Los eucariotas poseen esteroles.  Los procariotas no poseen esteroles salvo las bacterias metanótrofas y micoplasma.  Los esteroles son moléculas rígidas y planas que favorecen la estabilidad de la membrana. - Hopanoides:  Similares a los esteroles, presentes en el dominio bacterias.  Tienen una función parecida a la de los esteroles (estabilización de la membrana)  No se han encontrado nunca presentes en las archaeas. 5) FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA: - Permeabilidad selectiva. - Proteínas (periféricas, integrales) - Tienen agua, CO2, moléculas cargadas y sin carga. 6) PROCESOS METABÓLICOS DE MEMBRANA: - Transporte: permeasa (enzima-proteína) - Síntesis de lípidos y componentes de la pared celular. - Respiración, fotosíntesis (fotofosforilación en tilacoides, en las bacterias se produce en la membrana) - Receptores especiales que permiten detectar y responder a compuestos químicos. - Proteínas de anclaje para el gnéforo (ADN BACTERIANO) durante la división. - Mesosomas: invaginaciones de la membrana plasmática (síntesis de ATP y división bacteriana). 7) ESTRUCTURA Y FUNCION DE LAS PROTEINAS TRANSPORTADORAS: -PROCARIOTAS (3 TIPOS) - Transporte simple - Translocación en grupo - Sistema ABC Ambos 3 son para el transporte de moléculas pequeñas. -TRANSPORTE SIMPLE: Una sola proteína transmembrana: la fuerza motora para que se lleve a cabo el transporte la dan los protones (fuerza motriz). -TRANSLOCACIÓN DE GRUPO: Un conjunto de proteínas coopera para llevar a cabo el transporte. Modificación química de la sustancia transportadora a expensas del fosfoenolpiruvico. - SISTEMA ABC: tiene  Una proteína de unida al sustrato.  Un transportador integrado en la membrana.  Una proteína que hidroliza ATP. 7) PROCESOS DE TRANSPORTE: Provoca un cambio en la conformación de la proteína transportadora y existe un  Sistema uniportadores: (proteínas que transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana).  Sistemas importadores : proteínas que transportan una sustancia junto a otra en la misma dirección.  Sistemas antiportadores : son proteínas que transportan una molécula a través de la membrana y simultáneamente transportan otra en otro sentido opuesto. 8) PARED CELULAR (IMPORTANTE) - Típica de procariotas aunque alguna no tenga (archeas, o micoplasma) - La pared celular da forma y rigidez y protege de la lisis osmótica. - La pared celular de muchos microorganismos patógenos tienen componentes que contribuyen a su patogenecidad. - Protege a la célula frente a sustancias toxicas. El peptidoglicano es lo que se tiñe por lo que en el caso de las gram positivas se tiñen fácilmente. En las gram negativas se distingue una membrana externa, peptidoglicano y espacio peri plasmático. Las gram positivas nunca tienen membrana externa. Tienen también un pequeño espacio peri plasmático. IMAGEN). Tiene una única capa homogénea de 20 a 80 nm. Compuesta por peptidoglicano y ácidos teóicos y muy resistente a la presión osmótica. En las gram negativas hay peptidoglicano de 2 a 7 nm y está cubierta por una membrana externa de 7 a 8 nm. PEPTIDOOGLICANO: Llamado mureina. Es la responsable de la resistencia. Está formado por la unión sucesiva de n acetilmurámico y n acetil glucosamina en enlace B (1,4). L- alanina, acido D-glutámico, acido meso-diaminopimélico y D-alanina. Se unen por enlaces peptídicos al N acetilmurámico. Todos estos se transforman en el tipo D ya que los isómeros no reconocen el tipo D dándole resistencia a la pared bacteriana. Los puentes peptídicos dan lugar a rigidez tridimensional. - E. coli: los grupos peptídicos unen la alanina del N acetil Murámico con el acido diaminopimélico. - En la mayoría de las gram negativas: la alanina se une mediante enlace peptídico a la lisina. PARED CELULAR GRAMPOSITIVAS: El peptidoglicano supone el 90 por ciento. Puede estar en una o varias capas. La pared celular se distingue por los compuestos presentes de la gram negativa. En caso de las gram positivas hay polisacáridos ácidos (ácidos teicóicos) Este polisacárido está formado por unidades de glicerolfosfato o de ribitolfosfato (polialcoholes). Los ácidos se pueden unir mediante enlace covalente a la pared del peptidoglicano o a los lípidos de la membrana plasmática. Se unan a uno u otro son los responsables de la carga negativa de la bacteria. AFIRMACIONES DE VERDADERO Y FALSO. Estos ácidos están en la pared, en la membrana y en la cápsula. Las proteínas están implicadas en las interacciones de la bacteria con el medio. TEMA 4: ORGANIZACIÓN Y ESTRUCUTRA DE LA CÉLULA PROCARIOTA 2. APÉNDICES EXTERNOS - 3 Apéndices filamentosos.  Las fimbrias (adhesión)  Los Pili (transmisión genética)  Los flagelos (movimiento) que difieren en el diámetro y en la longitud entre sí. 1) FLAGELOS: - Los polares:  Monotricas: un solo flagelo.  Anfitricas Un flagelo en cada polo  Lofotrofica: dos o más flagelos en uno o ambos extremos  Peritricos: flagelos distribuidos en toda la extensión de la célula.  Átricas: sin flagelo. - Elementos fundamentales del flagelo:  Filamento: es la posición más larga del flagelo, contiene la flagelina.  Gancho.  Cuerpo basal: que fija el flagelo a la pared celular y a la membrana plasmática. Formado por un bastón central. En las bacterias gram negativas, contienen dos pares de anillos. El externo está anclado a diversas porciones de la pared celular. El interno está anclado a la membrana plasmática. Bacterias gram positivas solo poseen el par de anillos interno. La energía requerida para la rotación procede de la fuerza motriz de protones. Por cada rotación se traslocan unos mil protones. El flujo de protones se lleva a cabo a través de las proteínas MOT. 2) MOVIMIENTOS : MUY IMPORTANTE:  Flagelación perítrica: gran cantidad de flagelos que el movimiento es lento y siempre en línea recta. Cuando tiene que voltearse se separan todos los flagelos, rota y cambia de dirección retornando otra vez.  Flagelación polar: se giran periódicamente: - - Flagelos reversibles cambian de sentido invirtiendo la rotación flagelar. - - Flagelos unidireccionales: rotación en el sentido de las agujas del reloj. 3) TAXIA: Es el movimiento de acercamiento o alejamiento al estimulo - - Quimiotaxia: químico - - Fototaxia: luz. 4) CUERPOS DE INCLUSION: Son gránulos de material orgánico o inorgánico que se encuentran en la matriz citoplasmática. Tienen como función almacenar energía o servir de reservorio para construir otras cosas. - TIPOS DE CUERPOS DE INCLUSIÓN EN BASE A SU FUNCION.  TILACOIDES: Estructuras de cianobacterias, y los únicos orgánulos procariotas intracelulares rodeados de membrana unitaria. Albergan el sistema fotoquímico.  CLOROSOMAS: Cuerpos elipsoidales. Contienen los pigmentos antena, Bacterioclorofila y carotenoides del sistema fotoquímico. Es típico de las bacterias verdes del azufre y bacterias fotótrofas.  VACUOLAS DE GAS: Propias de hábitats acuáticos. Son típicas de las cianobacterias, bacterias fotosintéticas y de las archeas (halobacterias). Sirven para la flotabilidad, permiten a las bacterias colocarse en una postura adecuada en el agua para realizar su metabolismo (capturar luz oxigeno y nutrientes). Si las condiciones son más adversas se hunden.  CARBOXISOMAS: Son inclusiones poliédricas hexagonales que contienen la enzima ribulosa 1, 5 difosfato carboxilasa. Es necesaria para las bacterias que utilizan el CO2 como fuente de carbono (fotosíntesis). Presente en quimiolitótrofas y cianobacterias.  MAGNETOSOMAS: Tienen dentro unas partículas intracelulares de mineral de hierro la magnetita y funcionan como un dipolo. Están influenciadas por el campo magnético. Presente en bacterias acuáticas (bacterias anaerobias microaerófilas. - TIPOS EN BASE A LA COMPOSICION QUIMICA:  De reserva (orgánicos) glucógeno o almidón o poli B hidrohidroxibutirato  De reserva (inorgánicos) gránulos de polifosfato o votulina y gránulos de azufre.  PHB: (polihidroxidobutirato) Compuesto lipídico formado por moléculas de B hidroxidobutirato unidas por enlace éster formando polímeros de PHB. La producen bacterias y archeas. Plásticos biodegradables.  GRANULOS DE FOSFATO: Se originan cuando faltan nutrientes, momento en el que se absorben del medio. Tienen como función la síntesis de los ácidos nucléicos y de la pared de fosfolípidos. Y es importante en la eliminación de aguas residuales. Está presente en hongos protozoos y algas.  GRANULOS DE AZUFRE Almacenan azufre elemental, S. Cuando no hay sulfuro de hidrogeno en el medio , lo utilizan para oxidarlo a SO4. Almacenaran gran;ulos de azufre las bacterias fotosinteticas rojas y algunas quimiolototrofas (tipo de metabolismo de alguans bacterias)  RIBOSOMAS: - Ribosoma de la celula procariota Estan constituidos por proteinas y ARN. Existen unos 10 a 20.000 ribosomas por bacteria. Realizan la traduccion de la informacion genetica y llevan a cabo la sintesis de proteinas. EL 16Sr RNA se utiliza universalmente como marcador filigenetico taxonomico;. Para clasificar a los procariotas Subunidad pequeña: 30S. Subunidad grande: 50S. 5) INTRUDUCCION A LAS ENDOSPORAS Producidas por ciertas bacterias gram positivas: Bacillus y Clostridium. Cuando no existen nurtientes esenciales o estan disponibles en niveles muy bajos se produce el proceso de esporulacion en el interior de la celula vegetativa. Al final de la esporulacion, la celula madre se autolisa y la espora queda libre La endospora aguanta larquisimos periodos es ausencia de nutrientes, y resiste diversos factores de estres ambiental. Cuando las condiciones son adecuadas, la espora germina y se transforma en celula vegetativa. Solo es posible esto para microorganismos que puedan generar endosporas. Los que no, presentan otros procesos: Vacuolas de gas, reservorios. Cada celula genera una espora. ESPORAS TEÑIDAS CON VERDE DE MALAQUITA Son cuerpos refrigentes ( cuerpos que podemos teñiry diferenciar) formados dentro de la celula vegetativa al final del crecimiento exponencial. TIPOS DE ESPORAS Segun el diametro relativo a la celula madre y posicion dentro de ella pueden ser: - Deformantes: en palillo de tambor o cerrilla en huso - No deformantes - Segun sulocalizacion dentro del esporangio – Terminales – Subterminales – Centrales EL PROCESO DE ESPORULACION La celula vegetativa se transforma mediante cambios geneticamente dirigidos en una endospora. Hay 200 genes implicados  Plásmidos no conjugativos : son aquellos carentes de la propiedad de conjugación (no se pueden auto transmitir pero puede ser ayudados por un plásmido conjugativo presente en la misma bacteria.  Episomas : plásmidos que pueden integrarse en el cromosoma bacteriano. Transposones: segmentos pequeños del ADN de la bacteria que pueden desplazarse a otra zona cambiando la codificación de la proteína. Tienen entre 700 y 40000 pares de bases. Contiene la enzima necesaria para la transposición (la transpopasa). No tiene que ver ya con los plásmidos. 7) MECANISMOS DE TRANSFERENCIA GENETICA ENTRE MICROORGANISMOS: - Haploides. - Se reproducen asexualmente - Intercambio de material genético por la transferencia horizontal de información genética. - Proceso fragmentario y unidireccional. - CONJUGACION: Mecanismos por el cual se transfiere material genético de una bacteria a otra. Es un proceso rápido y eficiente. Es mediado por un plásmido (fragmento circular de DNA) que se replica independientemente del cromosoma. - El plásmido conjugativo más habitual es el PLASMIDO F. - La conjugación requiere contacto directo entre las células, necesita célula donadora y receptora. - Tenemos una celula donadora ( contiene el plásmido conjugativo) Célula F+. Tenemos ademas una celula receptora ( no contiene el plasmido) Celula F- - Las células que se conjugan tienen que ser de tipo sexual opuesto. - En las gramnegativas el plásmido contiene genes que codifican la síntesis de los pili sexuales para mantener en contacto directo las células. A través del pili pasan el plásmido - Las grampositivas producen moléculas de superficie cohesivas que mantienen el contacto directo .El plásmido se replicara durante la transferencia de una copia monocatenaria del DNA del plásmido a la cepa receptora. El plásmido se duplica primero y luego se transfiere. Cuando el plásmido, Factor F, se encuentran dentro de la célula F, se produce la recombinación entre el plásmido el factor F y el cromosoma de la célula. El plásmido queda integrado y se convierte en una célula de esta recombinación: HFR. - TRANFORMACION: - Proceso aleatorio. - Puede transferirse cualquier porción de genoma. En la naturaleza se produce poco o nada - En el laboratorio la clonación utiliza células altamente competentes. - La célula competente es aquella capaz de aceptar DNA desnudo y ser transformada. 8) MODIFICACIONES DE LA INFORMACION GENETICA: - Tanto la conjugación como la transformación modifican la información genética. - - Mutación: DNA cambio heredable. - - Sustitución de bases puntuales. - - Mutación de cambio del marco de lectura. - Las mutaciones pueden ser: - - Espontaneas o causadas. La tasa de mutación espontanea es de 10-9. - - Provocadas por agentes mutágenos: Los agentes mutágenos incrementan la tasa de mutación de 10 a 1000 veces. PLÁSMIDOS: - Están implicados en la conjugación sexual. - Llevan a cabo la degradación de compuestos xenobióticos (plásmidos catabólicos por tanto importantes en la biorremediación) - Resistencia a antibióticos - Factores de virulencia. MODELO DE OPERON DE LA LACTOSA (NO EXAMEN) Modelo de operon de una expresión genica. Esta formado por genes estructurales y una región control. La region control siempre está contigua a los genes estructurales Operon de la lactosa b galactoidae. REGION CONTROL: - Promotor: Reconocerá a la RNA polimerasa que es la que inicia el proceso de transcripcion. - El operador: esta pegado al promotor y con el forman parte de la region control. Es el que emitira una señal de avanzar o detenerse en la transcripcion de genes estructurales. Los genes estructurales forman parte del operon (EXCLUSIVO DE PROCARIOTAS) Los genes estan interrumpidos por una secuencia denominada intrones y siempre hay mas DNA de lo que es necesario para codificar proteinas. (EXCLUSIVO DE EUCARIOTAS) REGULACION DE LA TRANSCRIPCION Se copia la informacion genetica del DNA (una de las cadenas del DNA) en bases complementarias del RNA G DNA – C mRNA C DNA – GnRNA Requiere una encima RNA polimerasa mas los nucleótidos necesarios para que la transcripcion se produzca. PROCESO DE TRANSCRIPCION MIRAR APUNTES BIOLOGIA RNA POLIMERASA se une el DNA ( a la region del DNA promotor) Solo una cadena de DNA actura de molde para un gen dado la direccion es 5" ---3" La RNA polimerasa ensambla nucleotidos libre en una cadena de mRNA pero de bases complementarias de DNA La transcripcion termina cuando la RNA polimerasa alcarza el terminador. Es una secuencia especifica de DNA. RNA polimerasa y mRNA se liberan del DNA LA REGULACION DE LA TRANSCRIPCION - Control negativo de la transcripción: Dentro de el tenemos proteinas represoras. Son proteinas reguladoras que se unirán a un sitio especifico del DNA, reprimen y van a bloquear la transcripcion. En terminos geneticos se localiza corriente abajo del promotor, justamente en el operador - Control positivo de la transcripcion: son proteinas activadoras. Se uniran a un sitio especifico del DNA para activar la transcripcion. Están por encima del promotor, se localizan corriente arriba del promotor. El control negativo se produce con genes inducibles y cuando hay catabolismo de azucares. Si el represor se coloca delante del operadors, se inhibe. Coloco el represor delante de p. Y como no hay azucar no transcribo. EN PRESENCIA DE AZUCAR, QUE ES EL INDUCTOR YA PODEMOS REALIZAR CATABOLISMO. Control negativo con genes reprimibles: SOLO CUANDO HABLAMOS DE ANABOLISMO CONTROL POSITIVO jSyu potencial genetico El tipo de medio adecuado o no Y las condiciones de crecimiento qeu conozcamos ( pH temeratura, etc) Los procariotas crecen mejor que los eucariotas y en cuanto mas peque;as son las celulas mas capacidad tienen de crecimiento porque hay mejor relacion entre los nutrientes y el medio. E intercambio de desechos FASE ESTACIONARIA Los nutrientes se acaban Se acumulan productos de desechoao No hay crecimiento de celulas, pero tienen metabolismo energetico y procesos biosintenticos porque continuan sus funciones celulares aunque no crecen Puede ocurrir un lento crecimiento durante la fase estacionaria Algunas celulas de la poblacion crecen pero otras mueren y los dos procesos se equilibran . Crecimiento critipco Lo que mido conb el espectrofotometro solo puedo ver la estacionaria FASE DE MUERTE Se siguen acumulando residuos, no se puede medir con el espectrofotometro. (examen) Eliminando nutrientes las celulas puedes estar vivas y metabolicamente activas pero al final mueren DIAUXIA (EXAMEN) Si el medio contiene dos fuentes de C diferentes, las bacterias tiendes a utilizar aquellas que le proporcione mayor rendimiento energetico. Utilizara promero la que mayor energia le da. Cuanod esta se da, entrarta en fase de latencia, se reorganizara, tendra un tiempo de adaptacion al nuevo substrato que a continuacion es consumido. El rendimiento y velocidad de crecimiento es mayor para el primer substrato que para el segundo. Cuando el primer substrato se acaba, hay un tiempo de adaptacion al segundo que a conticuacion es consumido. 15 DE OCTUBRA DE 2012 CULTIVO CONTINUO: QUIMIOSTATO En muchos estudios es deseable que los cultivos se mantengan en un ambiente constante durante largos periodos, por ejemplo si se necesitan c'elulas en crecimiento exponencial. Para largos periodos de tiempo no puedo usar el cerrado back – El cultivo continuo es un sistema abierto – Se a;ade continuamente medio fresco a una velocidad constante – Rebosa (sale) continuamente medio usado con celulas a la misma velocidad – Metabolicamente el cultivo permanece constante – el sistema esta en equilibrio – El numero de celulas y el estado metabolico permanece constante. Dibujo Consta de un reservorio en donde va a entrar un medio de cultivo (medio fresco) Para que no se agoten los nutrientes debe entrar constantemente nutrientes. Por la salida: tenemos celulas viejas y medio Tienen un resergorio con un recipiente de cultivo, una bomba peristaltica y y agujero de salida Para el control de un quimiostato son importantes dos factores: – La velocidad de dilucion , que es la velocidad con que bombea medio fresco y se retira el medio gastado – La concentracion de un nutriente limitante. Para saber la concentracion d Esto es a nivel industril: controlar la velocidad de dilucion ( concentracion de celulas) y la cantidad de nutriente. FALTA UN DIA: CULTIVO CONTINUO QUIMIOSTATO: En muchos estudios es deseable que los cultivos se mantengan en un ambiente constante durante largos periodos, por ejemplo si se necesitan células en crecimiento exponencial. EL cultivo continuo es un sistema abierto Consta de un reservorio, un recipiente de cultivo, una bomba peristáltica y un sistema de desagüe. Para el control de un quimiostato tenemos que ver la velocidad de dilución (cuanto diluimos ese medio ya que si lo diluimos mucho vamos a ver pocas células y viceversa). También la concentración de un nutriente limitante. IMPORTANCIA DEL CULTIVO QUIMIOSTATO: Gran relevancia en ecología microbiana. Se estudian cambios en la comunidad microbiana en función de las diferentes condiciones de crecimiento. Permite aislar y enriqucer las bacterias. A partir del inoculo mixto (formado por dos o mas microorganismos) se permite aislar un tipo determinado de microorganismo variando las condiciones favoreciéndolas en base al que queremos. EJERCICIO: Un cultivo bacteriano pasa de 10 a 10,5 células/ml en 4 horas. - ¿Cual es la cte. de velocidad de crecimiento? - ¿Cuál es el tiempo de generación del cultivo anterior? El tiempo de generación para que la población se duplique - K: logNz - logNo/log 2t: Log 105 - log10/0,301 x 4: 5 – 1 cel/ml/ 1,204h: 3.32 cel/mlxh. - ¿g? tg: ln2/k : tg: ln2/k: 0,693/3.32: 0,21 h. TEMA 7 METABOLISMOBACTERIANO (muy importante hacer cuadros). ENERGÉTICA MICROBIANA: - El metabolismo energético considerado como un sistema redox - Fuentes de carbono y energía: categorías metabólicas (glucógeno, almidón, celulosa). - Mecanismos para obtención de energía: Fosforilación a nivel de sustrato (glucolisis) y cadenas transportadoras de electrones. - Transporte primario y acoplamiento quimiosmótico. - Reacciones de mantenimiento de los heterótrofos. - Rutas glucolíticas. - Metabolismo respiratorio: ciclo de los acidos tricarboxilicos y fosforilacion oxidativa. SEGUNDA ETAPA. (DEL TEMA 7 AL 13) El metabolismo energético está considerado como un sistema redox. La energía es la capacidad de hacer trabajo. Las células hacen un trabajo químico (síntesis de moléculas a partir de precursores más sencillos) de transporte que requiere energía para tomar nutrientes, eliminar residuos y mantener balances iónicos. El trabajo mecánico en el que se requiere energía para la movilidad celular y el de estructuras dentro de la célula. La energía libre de Gibbs: AG= AH –T(As). Cuanta mayor entropía o desorden menor energía libre hay. Cuando la energía libre es negativa (menor que cero ) la reacción es exergonica y se produce ATP. Si la reacción es endergonica será al contrario. El catabolismo es exergonico en general porque obtenemos ATP y el anabolismo es endergonico porque gastamos ATP. Si la K de equilibrio. es mayor que 1 los productos de la reacción son mas abundantes que los reactivos. (la reacción siempre va de mas cantidad a menor cantidad). Si k es positivo la reacción es endergonica y se requiere energía libre. Si k es negativo la reacción es exergonica y se libera energía libre. -EL PAPEL DEL ATP EN EL METABOLISMO: Existe una diversidad metabólica enorme en el mundo microbiano. Sin embargo existen varios principios comunes a todos los tipos de metabolismo. - El uso de ATP para almacenar la energía liberada durante las reacciones exergonicas, de manera que pueda utilizarse para realizar reacciones endergonicas - La organización de las reacciones metabólicas en rutas o ciclos. - Catálisis de reacciones metabólicas por enzimas El ATP es un nucleótido (se parece al ADN) Se hidroliza a ADP y Pi. REACCIONES DE OXIDACION REDUCCIÓN: Reduccion es ganancia de electrones. Tanto el NAD como el FAD como el NADP, son nucleótidos con funciones biológicas diferentes. El que dona es el que se oxida el que gana es el que se reduce. MEMORIZAR EL POTENCIAL REDOX MAS 0.82 DEL OXIGENO. TODO LO QUE ESTA POR ENCIMA DEL OXIGENO CON POTENCIAL REDOX MENOR PUEDE IR HASTA EL O2 El NAD tiene tendencia a perder electrones y protones y el oxígeno tiene tendencia a ganarlos. - La AG es directamente proporcional a los potenciales de reducción entre las parejas. El poder reductor propio del catabolismo será utilizado para reducir formas oxidadas del C. TRANSPORTADORES DIFUSIBLES (no incrustrados dentro de la membrana). - NAD+ NADP CATEGORIA METABOLICA - fuente de energía ( quimiorganotrofos cuando la ganan a partir de moléculas organicas, quimiolitotrofos cuando la ganan a partir de moléculas inorgánicos, y fotoautotrofos cuando la fuente es la luz) Obtenemos el ATP - Fuente de carbono (autótrofos que la obtienen del CO2 y heterótrofos que la obtienen de materia organica). Obtenemos los precursosres del metabolismo Fuente de electrones (organotrofos de materia organica y litotrofos de moléculas inorgánicas). Nos da el poder reductor de los electrones 8ESQUEMA GENERAL FERMENTACION).Rendimiento energético bajo 2 o 3 ATP. En una fase se reduce el NAD y en otra se produce la oxidación del mismo. -FERMENTACION ALCOHÓLICA: Glucosa + 2ADP que da lugar a 2etanol +2CO2 +2ATP. La fermentación alcohólica produce bebidas alcohólicas. La subida de la masa del pan es provocada por el CO2 -FERMENTACIÓN LÁCTICA: Se comporta frente al oxígeno anaerobias aerodúricas. Puede ser - -Homoláctica: glucosa +2ADP - -Heteroláctica: partimos de glucosa y ATP pero obtenemos acido láctico etanol o2 y 1 ATP. FERMENTACION DEL ACIDO LACTICO: - Bacterias GRAM positivas: - Homofermentativas: tienen aldosas. - Ganancia Neta2ATP y 2 lactatos. - Heterofermentativas: - Ganancia Neta: 1ATP 2lactatos +1etanol +CO2. FERMENTACIÓN PROPIÓNICA: 3lactato 2propionato+acetato+CO2 + H2O (Propionibacterium, Clostridium). El Clostridium hacen fermentaciones. BACTERIAS ACIDO- LÁCTICAS FERMENTACION CLOSTRIDIUM FERMENTACION ANAEROBIOS ESTRICTOS FALTA UN DIA Para obtener poder reductor emplean el transporte inverso de electrones (parte del gradiente electroquímico producido en la respiración, va en sentido inverso para poder reducir el NAD mas. En ese transporte inverso de electrones se gasta ATP. Los quimiolitotrofos la inmensa mayoría son aerobios (y todo lo de la tabla) excepto una excepción acoplan mediante anaerobiosis la oxidación del amoniaco con la reducción de los nitritos produciendo nitrógeno molecular y agua. Este proceso se denomina oxidación anaerobia del amoníaco. Los quimiolitotrofos son capaces de oxidar compuestos inorgánicos. Por ello obtienen la energía y el poder reductor mediante la oxidación de compuestos inorgánicos reducidos. Los sustratos inorgánicos que pueden ser utilizados por los quimiolitotrofos son formas reducidas de N (NH4+, NO2-). Si el aceptor es hierro 2 entonces se lleva a cabo quimiolitotrofia, si son los valores de la tabla entonces anaerobiosis. Los quimiolitotrofos como necesitan hacer la inmensa mayoría, un transporte inverso de electrones, necesitan generar mucho NAD. Los substratos (con excepción del Co y H2 no poseen un potencial de reducción lo suficientemente elevado como para reducir directamente el NAD+. Para ello se lleva a cabo el transporte inverso de electrones. OXIDACION DEL HIDROGENO: - El H2 es un producto habitual del metabolismo microbiano. - Se utiliza como donador de electrones. - Anaerobiosis oxidadores de H2 en los dominios de bacteria y archea cuyo aceptor de electrones (nitrato sulfato hierro férrico) Si hay compuestos orgánicos disponibles en el medio libres (quimiorganotrofos) pero si no hay compuestos disponibles dicen yo me como lo que pillo asique cogen el hidrogeno fijan el CO2 y llevan a cabo la síntesis del ciclo de calvin enzimas hidrogensas. (DIBUJO DE LA AUTROFIA EN LAS BACTERIAS DEL HIDROGENO). PREGUNTA EXAMEN LABORATORIO: Placas recién incubadas, se cultivan boca abajo por qué?