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Necesidades Nutricionales de los microorganismos

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luis eyder zuñiga lopez

on 6 November 2012

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NECESIDADES NUTRICIONALES DE LOS MICROORGANISMOS NECESIDADES NUTRICIONALES DE LOS MICROORGANISMOS MICROORGANISMOS La nutrición 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 requieren para dos objetivos:
• fines energéticos (reacciones de mantenimiento);
• Fines biosintéticas (reacciones plásticas o anabolismo).
Las biosíntesis de nuevos componentes celulares son procesos que requieren energía procedente del medio ambiente. En el capítulo anterior vimos los principales modos de captación y obtención de energía existentes en las bacterias.
Es importante tener claro desde el principio una serie de conceptos y nomenclaturas relacionados con los principales tipos de nutrición bacteriana. Puesto que, como acabamos de ver, la nutrición presenta un aspecto de aprovisionamiento de energía y otro de suministro de materiales para la síntesis celular Cada organismo debe encontrar en su ambiente todas las sustancias requeridas para la generación de energía y la biosíntesis celular. Los elementos o sustancias químicas de este ambiente que son utilizados para el crecimiento de las bacterias que son denominados nutrientes o requerimientos nutricionales. En el laboratorio, las bacterias crecen en medios de cultivo que son diseñados para proveer todos lo nutrientes esenciales en solución para el crecimiento bacteriano. Los elementos en trazas son iones metálicos requeridos por ciertas células en cantidades tan pequeñas que es difícil detectarlos (medirlos), y no es necesario agregarlos al medio de cultivo como nutrientes. Los elementos en trazas son requeridos en cantidades tan pequeñas que están presentes como “contaminantes” del agua u otros componentes del medio. Como iones metálicos, los elementos en trazas habitualmente actúan como cofactores para reacciones enzimáticas esenciales en la célula. Un elemento en traza de un organismo puede ser un elemento requerido por otro y viceversa, pero los cationes habituales calificados como elementos en trazas en la nutrición bacteriana son Mn, Co, Zn, Cu, y Mo. ELEMENTOS TRAZA  
Todos los organismos vivos requieren una fuente de energía.
 
Los organismos que utilizan energía radiante (luz) son llamados fotótrofos.
 
Los organismos que utilizan (oxidan) una forma orgánica de carbono son llamados heterotróficos o quimio (hetero) tróficos.
 
Los organismos que oxidan componentes inorgánicos son llamados litótrofos.
 
Los requerimientos de carbono de los organismos deben ser abastecidos con carbono orgánico (un componente químico con una unión de carbono-hidrógeno) o con CO2. Los organismos que utilizan carbono orgánico son heterotróficos y los organismos que utilizan CO2 como única fuente de carbono para el crecimiento son llamados autotróficos.  
FUENTES DE CARBONO Y ENERGÍA PARA EL CRECIMIENTO BACTERIANO Macronutrientes (c, h, o, n, p, s, k, mg), y
Micronutrientes o elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo...
En la naturaleza, estos elementos se encuentran combinados, formando parte de sustancias orgánicas 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. NUTRIENTES MACRO 1. Desde el punto de vista de los fines de aprovisionamiento de energía, las bacterias se pueden dividir en:
a) LITOTROFAS: son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 S0, NH3, NO2-, Fe, etc.).
b) ORGANOTROFAS: requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes...).
2. Desde el punto de vista biosintético (o sea, para sus necesidades plásticas o de crecimiento), las bacterias se pueden dividir en:
a) AUTOTROFAS: 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.
b) HETEROTROFAS: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica). MACRONUTRIENTES 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. 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 una ruta biosintética. FACTORES DE CRECIMIENTO 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. MEDIOS DE CULTIVOS.
El conocimiento de la nutrición microbiana permite el cultivo de los microorganismos en el laboratorio. Como acabamos de ver, en general, todos los microorganismos tienen parecidos requerimientos de macro- y micronutrientes, aunque ha quedado claro que la forma en que cada nutriente es captado puede variar mucho entre unas bacterias y otras, así como la cantidad relativa de cada nutriente. Los microbiólogos, en su trabajo cotidiano, están acostumbrados a manejar multitud de “recetas” o fórmulas correspondientes a muchos tipos de medios de cultivo. TIPOS DE MEDIOS DE CULTIVOS PARA IASLAMIENTO EN EL LABORATORIO Y LOS PROCESOS INDUSTRIALES Un medio de cultivo es una solución acuosa (bien como tal, o bien incorporada a un coloide en estado de gel) en la que están presentes todas las sustancias necesarias para el crecimiento de unos determinado microorganismo. 1. Medios complejos o indefinidos: su composición química exacta se desconoce, ya que son el producto de realizar infusiones y extractos de materiales naturales complejos.
2. Medios sintéticos o definidos: se obtienen disolviendo en agua destilada cantidades concretas de distintas sustancias químicas puras, orgánicas y/o inorgánicas.
3. En tercer lugar, podemos fabricar un tipo de medio “mezcla” de los anteriores, denominado medio semisintético: llevan algunas sustancias químicas cuya naturaleza y cantidad conocemos, junto con sustancias de naturaleza y composición indefinidas. Los medios de cultivo se pueden clasificar, en primera instancia, en tres grandes tipos:  En la naturaleza, la mayoría de los microorganismos no se encuentran aislados, sino integrados en poblaciones mixtas. Para llevar a cabo el estudio de estos microorganismos y de sus propiedades, es necesario separar unos de otros y trabajar con especies aisladas, obteniendo cultivos axénicos o puros.
Un cultivo axénico o puro es aquel que contiene un sólo tipo de microorganismo y que procede generalmente de una sola célula; el crecimiento de ésta origina, en medio sólido, una masa de células fácilmente visible que recibe el nombre de colonia. AISLAMIENTO DE MICROORGANISMOS EN LOS LABORATORIOS Los microorganismos pueden actuar como productores o como contaminantes en los procesos industriales. Si son productores es importante conocer su ciclo vital, sus necesidades nutricionales o su comportamiento frente al oxígeno. Si el microorganismo es contaminante de un proceso industrial se estudia la forma de destruirlo sin dañar el resultado del proceso.  
 
MÉTODOS UTILIZADOS EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES. Generalmente los microorganismos utilizados por la industria son las bacterias, aunque también existen procesos en los que actúan hongos y algas. El proceso industrial más extendido y conocido desde antiguo es la fermentación. En este proceso se oxida una molécula glucídica, en ausencia de oxígeno y se obtiene una molécula pequeña y algo de energía que el individuo utiliza para su supervivencia. LOS MICROORGANISMOS PRODUCTORES Métodos físicos :Los agentes más utilizados son la temperatura y las radiaciones. Con altas temperaturas se desnaturalizan las proteínas de forma que se destruyen los agentes patógenos. Los métodos industriales en los que se aplican las altas temperaturas son la pasteurización, el UHT con el que se esteriliza el alimento, el hervido y el escaldado. Las bajas temperaturas también sirven, ya que se inhibe el crecimiento de microorganismos y se puede matar por congelación a algún tipo de parásito.
Métodos químicos: Se utilizan desinfectantes y antisépticos para tratar utensilios que estén en contacto con los alimentos y puedan provocar contaminación en ellos. Una vez aplicados estos métodos, se realiza un análisis microbiológico del alimento. SE UTILIZAN DOS MÉTODOS En la mayoría de los casos la identificación no se realiza con base a un solo método, sino a la combinación de más de uno. Ejemplo: identificación de bacterias con base a criterios morfológicos, tinción diferencial, pruebas bioquímicas y serológicas.
Los métodos más utilizados para la identificación microbiana, los podemos clasificar en:
1. Métodos basados en criterios morfológicos
2. Métodos basados en tinción diferencial
3. Métodos basados en pruebas bioquímicas
4. Métodos basados en tipificación con fagos
5. Métodos basados en pruebas serológicas
6. Métodos basados en detección molecular  
CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN MICROBIANA Cada organismo debe encontrar en su ambiente todas las sustancias requeridas para la generación de energía y la biosíntesis celular. Los elementos o sustancias químicas de este ambiente que son utilizados para el crecimiento de las bacterias que son denominados nutrientes o requerimientos nutricionales. En el laboratorio, las bacterias crecen en medios de cultivo que son diseñados para proveer todos lo nutrientes esenciales en solución para el crecimiento bacteriano.
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