Nutrición microbiana: composición, factores de crecimiento y clasificación

Nutrición Microbiana

NUTRICIÓN MICROBIANA

A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 He 1 H 2 Li Be B C N O F Ne 3 Na Mg AI Si P S CI Ar 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg TI Pb Bi Po At Rn

Elementos Esenciales y su Función Biológica

Key: Major, essential, all life XIII Transition Metals XII-III 11 Major, anion, all life Ba Essential, trace, all life Ga Ca Specialized uses, some life AI Mg Transported, reduced and/or methylated, some microbes Pb B Be Cs Sn Si Na Fr C Li H He N Ne Rn Bi As Xe XV O F Kr S CI At Se Br Te po XVI offthemark.com MOM, DAD ... I'M GOING VEGAN ... 0 0 FOR 0 O 0 MEDNARED FOR USE. OFF WHEN FLESH-EATING BACTERIA REBEL SAM 'N ELLA'S Diner 880 PATERSON "Say ... this looks like a good place!"

Departamento de Biología, Facultad de Química, UNAM

B Major, cations, all life Sr F Rb XIV Inert or unknown biological function Ge K Major biological transition metals P Ar XVIII Sb XVII Zn Group PeriodComposición química de Escherichia coli

Composición Química de Escherichia coli

Molécula % del peso seco · Macromoléculas totales 96 Proteínas 55 Polisacáridos 5 Lípidos 9.1 ADN 3.1 ARN 20.5 · Monómeros totales 3 Aminoácidos y precursores 0.5 Azúcares y precursores 2 Nucleótidos y precursores 0.5 · lones inorgánicos 1 Total 100%

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Macronutrientes en Medios de Cultivo

Macronutrientes: Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno

Elemento Forma encontrada en el medio ambiente Carbono (C) CO2, compuestos orgánicos Hidrógeno (H) Oxígeno (O) Nitrógeno (N) H2O, compuestos organicos H2O, O2, compuestos orgánicos NH3, NO3 , N2, compuestos orgánicos nitrogenados Forma química en los medios de cultivo Glucosa, malato, acetato, piruvato, cientos de otros compuestos o en mezclas complejas (extracto de levadura, peptona y otros) H2O, compuestos organicos H2O, O2, compuestos orgánicos Inorgánicos: NHCI, (NH4)2SO 4, KNO3, N2 Orgánicos: Aminoácidos, bases nitrogenadas de nucleótidos y otros compuestos de nitrógeno

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Macronutrientes: Fósforo, Azufre, Potasio y Magnesio

Elemento Forma encontrada en el medio ambiente Forma química en los medios de cultivo Fósforo (P) PO 3- 4 KH2PO4, Na2HPO4 Azufre (S) H2S, compuestos orgánicos de S, metales (Fes, CuS, ZnS, NiS y otros) Na2 SO4 , Na2 S2O3 , Na2 S, cisteína u otros compuestos orgánicos con azufre Potasio (K) K+ en solución o como sales de K KCl, KH2PO4 Magnesio (Mg) Mg2+ en solución o como sales de Mg MgCl2, MgSO4

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Macronutrientes: Sodio, Calcio y Fierro

Elemento Forma encontrada en el medio ambiente Forma química en los medios de cultivo Sodio (Na) Na+ en solución o como NaCl y otras sales de Na NaCl Calcio (Ca) Ca2+ en solución o como CaSO4 y otras sales de Ca CaCO3, CaCl2 Fierro (Fe) Fe2+ o Fe3+ en solución como FeS, Fe(OH), otras muchas sales de Fe FeCl3, FeSO4 y otras soluciones de fierro (o Fe3+ EDTA, Fe2+ citrato)

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Macronutrientes: Sideróforos y Quelación de Hierro

Macronutrientes, el caso del hierro: sideróforos

-N 0 OH H N 0 HN 0 O 0 HON OHHO. HO. HO HOOC- COOH COOH HO Rhizoferrin O OH O HN H O H Ñ HOHN HN NH 0 0 -OH HŇ NH O HO O NH H 0 N `NOH 0 N N-OH OHO N. UNH 0 HO- NH 0 O Pyoverdin PaA OH H O N OH NH HO 0 O HO O NH O HN N O H 0 O O HN `OH OH OH Enterobactin Bacillibactin

Los sideróforos son moléculas orgánicas capaces de quelar el hierro para su posterior interiorización a la célula.

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OHO H NH N. O 0 HN N H O OH HN- H N H 0 HON_H 0 HO O NH2 HO HÒ Pyoverdin GB-1 O OH OH HN HO. O -O HO O O N NH OH HO H2 N 0 N H Desferrioxamine B H NH O NH HN HOOC HON OH HO Protochelin NH H HO OH OH HO NH

Micronutrientes en Medios de Cultivo

Función Celular de Micronutrientes

HMicronutrientes en los medios de cultivo

Elemento Función celular Cobalto Vitamina B 12' transcarboxilasa Cobre Manganeso Proteínas, citocromo c oxidasa, SOD Activador enzimático, SOD. Molibdeno Enzimas, nitrogenasa de molibdeno, nitrato reductasa. Níquel Hidrogenasa, monóxido de carbono deshidrogenasa. Selenio Hidrogenasas, aminoácido seleniocisteína. Formato deshidrogenasa Tungsteno Vanadio Nitrogenasa de vanadio Zinc Anhidrasa carbónica, alcohol deshidrogenasa.

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Factores de Crecimiento

Vitaminas y su Función en el Crecimiento Microbiano

Factores de crecimiento

Vitamina Ácido p-amino benzoico (PABA) Ácido fólico Biotina Niacina (ácido nicotínico) Cobalamina (B12) Riboflavina Ácido pantoténico Tiamina (B1) Complejo B, (piridoxal, piridoxamina) Grupo Vitamina K, quinonas Función Precursor del ácido fólico Metabolismo de carbono, transferencia de grupos metilo Biosíntesis de ácido grasos, beta descarboxilaciones, fijación de CO2 Precursor del NAD; transferencia de electrones en reacciones redox Reducción y transferencia de fragmentos de un solo carbono. Precursor de FAD, FMN, transporte de electrones. Precursor de la CoA Alfa descarboxilaciones, transcetolasas. Transformaciones de aminoácidos y cetoácidos. Transportadores de electrones (ubiquinonas, menaquinonas, etc.)

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Clasificación de Microorganismos

Clasificación por Fuente de Energía y Carbono

Microorganismos

Clasificación Fuente de energía Óxido-reducción Quimiótrofas LUZ Fotótrofas Compuestos orgánicos Quimioorganótrofos Fuente de carbono Fuente de carbono Compuestos orgánicos Fotoheterótrofos Compuestos orgánicos Quimioorganoheterótrofos CO2 Fotoautótrofos CO2 Quimioorganoautótrofos Compuestos inorgánicos Quimiolitótrofos Fuente de carbono Compuestos Orgánicos Mixótrofos CO2 Quimiolitoautótrofos

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Medios de Cultivo

Composición y Estado de los Medios de Cultivo

Medios de Cultivo

Composición Naturales o Complejos Sintéticos o químicamente definidos Estado Líquido Fluido 0.1% de agar Semisólido 0.2 a 0.8% de agar Sólido 1.5 a 2% de agar Uso Enriquecidos o nutritivos De enriquecimiento Selectivos Diferenciales De transporte De mantenimiento o conservación Pruebas Bioquímicas

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Clasificación de Medios de Cultivo por Composición

Clasificación de los medios de cultivo: por su composición

• Naturales o complejos. Son medios que no tienen una composición definida. Los ingredientes que pueden contener estos medios son sangre, suelo, frutas, extracto de levadura, peptonas o el agua de la llave.

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• Los medios sintéticos o químicamente definidos son aquellos cuya composición es completamente conocida, sus componentes son extrapuros, como los medios empleados para investigación.

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Clasificación de Medios de Cultivo por Estado

Clasificación de los medios de cultivo: por su estado

Tipo de medio Contenido de agar Uso

Líquido Ninguno Propagación de microorganismos aunque no se pueden detectar contaminaciones.

Fluido 0.1% La presencia de agar disminuye la velocidad de disolución del O2 ambiental. Se emplea generalmente en el cultivo de microorganismos anaerobios y microaerofílicos.

Semisólid o 0.2-0.8% Esta consistencia es utilizada en los medios de transporte, pruebas de movilidad, bioquímicas y genéticas.

Sólido 1.5-2.0% Se emplean para cultivo, aislamiento, diferenciación, cuantificación, pruebas de sensibilidad y en algunos casos para conservación (inclinados).

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Clasificación de Medios de Cultivo por Uso: Enriquecidos

Clasificación de los medios de cultivo: por su uso (Medios enriquecidos)

Contienen componentes ricos nutritivamente lo que permite el crecimiento de microorganismos no exigentes. Ejemplos:

• Agar cuenta estándar (cuenta en placa)
• Agar-chocolate
• Agar Soya Tripticaseína (TSA)
• Agar nutritivo (AN)
• Agar sangre (AS)

Chocolate II Agar Neisseria gonorrhoeae ATCC™ 43069 Neisseria meningitidis ATCC™ 13090 Staphylococcus aureus ATCC 25923 Streptococcus pyogenes ATCC™ 19615 Streptococcus pneumoniae ATCC™ 6305 Haemophilus influenzae ATCC™ 10211 Streptococcus pneumoniae ATCC™ 6305 - Enumeración de microorganismos Neisseria/Haemophilus Streptococcus

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Clasificación de Medios de Cultivo por Uso: Enriquecimiento

Clasificación de los medios de cultivo: por su uso (Medios de enriquecimiento)

Contiene componentes y condiciones que permiten el desarrollo de un tipo microbiano y disminuyen la velocidad de crecimiento de la microbiota acompañante. Ejemplos:

• Caldo tetrationato Pre-enriquecimiento para Salmonella
• Agua peptonada pH 9 Detección de V. cholerae
• Caldo selenito Detección de Salmonella, Enterobacter sakazakii y Yersinia enterocolitica

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Clasificación de Medios de Cultivo por Uso: Selectivos

Clasificación de los medios de cultivo: por su uso (Medios selectivos)

Contiene componentes que permiten el desarrollo de un tipo microbiano e inhiben el crecimiento de los demás microorganismos. Ejemplos:

Agar Cetrimida Uninoculated Plate Pseudomonas aeruginosa ATCC™ 27853 Uninoculated Tube Escherichia coli ATCC™ 25922 Caldo bilis verde brillante Agar Pseudomonas Uninoculated Plate Aspergillus niger ATCC" 1015 Candida albicans ATCC™ 10231 Agar Rosa de Bengala

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Clasificación de Medios de Cultivo por Uso: Diferenciales

Clasificación de los medios de cultivo: por su uso (Medios diferenciales)

Contiene componentes que permiten diferenciar las actividades metabólicas de los microorganismos inoculados. La presencia de indicadores o el uso de reveladores después de la incubación ponen de manifiesto la actividad. Ejemplos:

HA Agar DNAsa Agar almidón Agar cromogénico para Candida

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Clasificación de Medios de Cultivo por Uso: Selectivos y Diferenciales

Clasificación de los medios de cultivo: por su uso (Medios selectivos y diferenciales)

• Agar sal y manitol
• Agar eosina azul de metileno (EMB)
• Agar xilosa-lisina-desoxicolato (XLD)
• Agar Endo
• Agar Mac Conkey

XL Agar Base XLD Agar Uninoculated Plate Escherichia coli ATCCM 25922 Salmonella typhimurium ATCCM 14028 Shigella flexneri ATCC 12022 Agar XLD Uninoculated Plate Staphylococcus epidermidis ATCC™ 12228 Staphylococcus aureus ATCC™ 25923 EMB Agar sal-manitol Agar Endo Agar MacConkey

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Clasificación de Medios de Cultivo por Uso: Conservación

Clasificación de los medios de cultivo: por su uso (Medios de conservación)

Algunos medios de cultivo son empleados para la conservación temporal de microorganismos, como son:

• Medio sólido en caja a 4℃ (hasta 1 semana).
• Medio de agar inclinado 4℃ (hasta 2 semanas) con sello de glicerol estéril a 4℃ (varios meses dependiendo del microorganismo).
• Medio fluido de tioglicolato con carne molida con sello de aceite mineral estéril a temperatura ambiente (varios meses dependiendo del microorganismo).
• En la liofilización también se emplea la leche descremada (años).

Escherichia coli Mycobacterium phlei Bacillus subtilis Micrococcus luteus BIO-RAD E. coli HB101 lyophilized 2000-JPY 10 aerobe stems

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