1. NUTRICIÓN
MICROBIANA

2. Requerimientos Nutricionales de las Células.
Cada organismo debe encontrar en su ambiente
todas las sustancias que requiere para la
generación de energía y la biosíntesis celular.
Los elementos de este ambiente que se utilizan
para el crecimiento celular se llaman nutrientes.
En el laboratorio, las bacterias son crecidas en
medios de cultivo diseñados para aportar los
nutrientes esenciales para su crecimiento.

3. Grupos nutricionales
Fuentes de energía
fotótrofos - utilizan luz
quimiótrofos
utilizan compuestos orgánicos: organótrofos
inorgánicos: litótrofos
Fuentes de carbono
autótrofos - CO2
heterótrofos - compuestos orgánicos
Algunas combinaciones son muy comunes

4. Tipos nutricionales Fuente de Fuente de C Ejemplos
energía
Cianobacterias,
Fotoautótrofos Luz CO2 bacterias púrpuras y
(Productores) verdes
Plantas, algas
Compuestos Algunas bacterias
Fotoheterótrofos Luz orgánicos púrpuras y verdes
Compuestos Algunas Eubacterias
Quimioautótrofos o inorgánicos CO2 y muchas Archaea
litótrofos ej.: H2, NH3,
(Productores) NO2-, H2S
La mayoría
Quimioheterótrofos o Compuestos Compuestos Eubacterias, algunas
heterótrofos orgánicos orgánicos Archaea
Animales
Mixotrofos Compuestos Compuesto Algunas bacterias
Inorgánicos Orgánico bajo condiciones
H2 CH3COOH particulares ( E.coli )

5. Nutrientes
1- Fuente de energía luz
química
2- Macronutrientes
H K
O Mg
C Na
N 95% Ca
S Fe
P
3- Micronutrientes (elementos traza)
Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, Se, W
4- Factores de crecimiento
•Vitaminas
•Purinas y pirimidinas
•Aminoácidos

6. Macroelementos, sus fuentes y funciones en las células bacterianas.
Elemento % PS Fuente Función
Carbono 50 Compuestos Principal constituyente del material
orgánicos o CO2 celular
Oxígeno 20 H2O, compuestos Constituyente del material y agua
orgánicos, CO2, y celular; O2 es el aceptador de electrones
O2 en la respiración aeróbica
Nitrógeno 14 NH3, NO3, los Constituyente de aminoácidos,
compuestos nucleótidos de los ácidos nucleicos, y
orgánicos, N2 coenzimas
Hidrógeno 8 H2O,compuestos Constituyente principal de compuestos
orgánicos, H2 orgánicos y agua celulares.
Fósforo 3 Fosfato Constituyente de ácidos nucleicos,
inorgánico (PO4) fosfolípidos, LPS, ácidos teicoicos
Azufre 1 SO4, H2S, S, Constituyente de cisteína, metionina,
compuestos glutationa, varias coenzimas
orgánicos de
azufre

7. Macroelementos, sus fuentes y funciones en las células bacterianas
(continuación).
Elemento % PS Fuente Función
Potasio 1 Sales de Principal catión inorgánico celular y
potasio cofactor para ciertas enzimas
Magnesio 0.5 Sales de Catión celular, cofactor de enzimas
magnesio
Calcio 0.5 Sales de calcio Catión celular, cofactor de enzimas y
componente de endosporas
Hierro 0.2 Sales de hierro Componente de citocromos, hierro-
proteínas y cofactor de enzimas
% PS Porcentaje en peso seco

9. Elementos traza o micronutrientes.
Son iones metálicos requeridos por ciertas células en
pequeñas cantidades, que son difíciles de descubrir o
medir, y no es necesario agregarlos al medio de cultivo
como los nutrientes.
Los elementos traza están presentes como
"contaminantes" del agua u otros componentes del
medio de cultivo.
Normalmente actúan como cofactores en reacciones
enzimáticas esenciales en la célula. Algunos de ellos
son Mn, Co, Zn, Cu, y Mo.

10. Factores de crecimiento
Los microorganismos pueden requerir pequeñas
cantidades de ciertos compuestos orgánicos que no
pueden sintetizar y deben incorporarse en los medios
* bases púricas y pirimídicas → ADN, ARN
* aminoácidos esenciales → síntesis proteica
* vitaminas → coenzimas

11. Vitamin Coenzyme form Function
p-Aminobenzoic
- Precursor for the biosynthesis of folic acid
acid (PABA)
Transfer of one-carbon units and required for
Folic acid Tetrahydrofolate synthesis of thymine, purine bases, serine,
methionine and pantothenate
Biosynthetic reactions that require CO2
Biotin Biotin
fixation
Transfer of acyl groups in oxidation of keto
Lipoic acid Lipoamide
acids
Mercaptoethane-
Coenzyme M CH4 production by methanogens
sulfonic acid
NAD (nicotinamide adenine
Nicotinic acid Electron carrier in dehydrogenation reactions
dinucleotide) and NADP
Coenzyme A and the Acyl Oxidation of keto acids and acyl group
Pantothenic acid
Carrier Protein (ACP) carriers in metabolism
Transamination, deamination,
Pyridoxine (B6) Pyridoxal phosphate decarboxylation and racemation of amino
acids
FMN (flavin mononucleotide)
Riboflavin (B2) and FAD (flavin adenine Oxidoreduction reactions
dinucleotide)
Decarboxylation of keto acids and
Thiamine (B1) Thiamine pyrophosphate (TPP)
transaminase reactions
Cobalamine coupled to adenine
Vitamin B12 Transfer of methyl groups
nucleoside
Vitamin K Quinones and napthoquinones Electron transport processes

12. Necesidad de Oxígeno
De acuerdo a la necesidad y capacidad de utilizar el oxígeno
los microorganismos se clasifican en:
Aerobios, que requieren de oxígeno para llevar a cabo sus
funciones metabólicas
Anaerobios, que no requieren de oxígeno y su presencia los
inhibe o mata.
La acción de la superoxido dismutasa, catalasa y peroxidadsa
permiten que los radicales libres de oxígeno sean eliminados, lo que
permite que las células que las contienen puedan vivir en presencia
de oxígeno. Los organismos anaerobios no las contienen.

13. Relaciones del oxígeno con los
microorganismos
Grupo Ambiente Ambiente Efecto del oxígeno
aerobio anaerobio
Aerobio Crece No Crece Requiere (se tiliza para la
obligado respiración aerobica). Bacillus,
hongos, etc.
Microaerobio Crece si el No Crece Requiere pero en niveles menores
nivel no es a 0.2 atm. Azospirillum
muy alto
Anaerobio No Crece Crece Tóxico. Methanobacterium,
obligado Clostridium
Facultativo Crece Crece No requiere para el crecimiento,
pero lo utiliza cuando está
disponible. Levaduras, E. coli.
Anaerobio Crece Crece No requiere y no lo utiliza.
aerotolerante Enterococcus faecalis,
Streptococcus sp.

14. Microorganismos aerobios
El oxígeno disuelto es un importante sustrato en
fermentaciones aeróbicas y puede constituirse en un
sustrato limitante.
Cuando el oxígeno es el factor limitante para la
velocidad, la velocidad de crecimiento varía con la
concentración de oxígeno disuelto de acuerdo a una
cinética de saturación, hasta alcanzar una
concentración crítica
La concentración crítica de oxígeno disuelto es la
cantidad mínima necesaria para evitar la inhibición
del crecimiento de un microorganismo.

15. Microorganismos aerobios
Fermentaciones aeróbicas de producción de
tetraciclinas por Streptomyces auerofaciens
presentan problemas de crecimiento y formación de
producto a concentraciones de oxígeno disuelto
críticas de 10 %.
El oxígeno es usualmente suministrado al medio de
fermentación a través de aire inyectado mediante un
tubo difusor.
La transferencia de oxígeno a partir de las burbujas
de aire es limitada por la película líquida alrededor de
las burbujas de aire.

16. Materias primas fundamentales
Fuentes de carbono
1) Hidratos de carbono como glucosa o dextrosa, sacarosa,
lactosa, almidón, dextrina;
2) Alcoholes como el glicerol y manitol;
3) Hidrocarburos como hexadecano, octadecano y otros.
Otras materias primas importantes por su disponibilidad y costo
reducido que contienen hidratos de carbono son granos,
melazas, celulosas, suero de queso, etc.
También se pueden emplear otros subproductos como las
vinazas de destilería y residuos sulfíticos, útiles sólo para
producción de biomasa destinada a consumo animal, debido a
la cantidad de impurezas, que dificultan y elevan costos de las
operaciones de separación y purificación de los productos.

17. Materias primas fundamentales
Fuentes de nitrógeno
1) De naturaleza inorgánica, las más comunes son amoníaco o
sales de amonio.
2) Orgánicas:

18. Materias primas fundamentales
Fuentes de nitrógeno
2) Orgánicas:
a) Hidrolizados de proteínas (Peptonas) que son obtenidas de
carne de diferentes órganos y animales, pescado, caseína,
gelatina, harina de soja, algodón, girasol, etc. Las peptonas
aportan algunas vitaminas, fosfatos y micronutrientes (Ca, Zn,
Fe y Cu).
b) Extracto de carne.
c) Extracto de levadura, es básicamente una mezcla de
aminoácidos, péptidos, vitaminas solubles en agua y
carbohidratos.
d) Extracto de malta
e) Sólidos del cocimiento de maiz (cornsteep liquor), agua de
maceración
de la industria del maíz

19. Capacidades metabólicas
Algunas bacterias son excepcionalmente
autosuficientes: protótrofo
sintetizan vitaminas, amino ácidos, nucleótidos,
lípidos
crecen en un medio mínimo compuesto de
sales inorgánicas (MgSO4, NH4Cl, K2HPO4 ,
FeCl3, CaCl2) con fuente de carbono orgánica
E. coli es un ejemplo de protótrofo
Algunos son muy exigentes, lo cual significa que
necesitan muchos factores
Lactobacillus requiere purinas, pirimidinas,
vitaminas y varios aminoácidos para crecer.

20. Capacidades metabólicas
Auxotrofía es la incapacidad de un organismo para
sintetizar un compuesto orgánico particular para su
crecimiento (de acuerdo a la definción de la IUPAC).
En genética, una cepa se dice que es auxótrofa, si una
mutación le provoca la incapacidad de sintetizar un
compuesto esencial.
Un ejemplo es una cepa de E. coli que requiere triptófano
para crecer, entonces se dice que es un auxótrofo de
triptófano y se designaría E. coli trp -. Recuerde que una
cepa silvestre de E. coli es capaz de crecer sin este
requerimiento.

21. Medios de cultivo para el crecimiento de
bacterias.
Para propagar cualquier bacteria es necesario
proporcionar el ambiente bioquímico y biofísico
apropiado. En el bioquímico (nutritivo) se encuentra el
medio de cultivo. Los medios de cultivo son
empleados en el aislamiento y mantenimiento de
cepas puras y también, para la identificación de
bacterias según sus propiedades bioquímicas y
fisiológicas.

22. Clasificación de los medios de cultivo
Según su naturaleza física
* líquidos
* sólidos - solidificante: agar-agar, gelana, silica-gel
* semi-sólidos

23. Clasificación de los medios de cultivo.
La manera en que las bacterias son cultivadas, y el
propósito de los medios de cultivo, varía ampliamente.
Se usan los medios de cultivo líquidos para el
crecimiento en lote de cepas puras, mientras los
medios sólidos son ampliamente utilizados para el
aislamiento de cultivos puros, estimar
microorganismos viables, y una variedad de otros
propósitos.

24. Clasificación de los medios de cultivo
Según su composición
* definidos o sintéticos: composición química conocida
* no definidos o complejos: composición química no
definida, enriquecidos con peptonas, extracto de
carne, de levadura, de suelo, sangre

25. Clasificación de los medios de cultivo
Un medio definido es un medio mínimo si
proporciona sólo los nutrientes exactos (incluso
cualquier factor de crecimiento) que necesita un
organismo para su crecimiento. Estos medios
ayudan a investigar los requerimientos
nutritivos mínimos de los microorganismos.
Los medios de cultivo complejos es útil
utilizarlos por ejemplo cuando se quiere cultivar
bacterias desconocidas o bacterias cuyo requisito
nutritivo es complejo.

26. Según su uso en el laboratorio
* Selectivos: sólo permiten crecer un cierto tipo de
microorganismos, por ejemplo, sólo un género. Son medios que
contienen, además de los nutrientes, ciertas sustancias que
inhiben el desarrollo de algunos microorganismos permitiendo el
crecimiento de otros o cuya composición permite el desarrollo de
un grupo determinado
Ej.agar-antibióticos; agua, sales, luz, para algas, medios
con NaCl superior a la concentración fisiológica
* Diferenciales: permiten distinguir entre dos o mas bacterias
por características coloniales. Son medios que contienen
indicadores para diferenciar los distintos tipos de
microorganismos que puedan crecer en él.
Ej. azúcar fermentecible: lactosa, indicador:rojo neutro

27. Ejemplo de medio mínimo.
Componente Cantidad Función del componente
Sacarosa 10.0 g Fuente de C y energía
K2HPO4 2.5 g Fuente de P y K, buffer
KH2PO4 2.5 g Fuente de P y K, buffer
(NH4)2HPO4 1.0 g Fuente de P y N, buffer
MgSO4 7H2O 0.20 g Fuente de S y Mg++
FeSO4 7H2O 0.01 g Fuente de Fe++
MnSO4 7H2O 0.007 g Fuente de Mn++
Agua 985 ml
pH 7.0

28. Medio definido para Thiobacillus
thiooxidans (litoautótrofo) .
Componente Cantidad Función del componente
NH4Cl 0.52 g Fuente de N
KH2PO4 0.28 g Fuente de P and K
MgSO4 7H2O 0.25 g Fuente de S and Mg++
CaCl2 2H2O 0.07 g Fuente de Ca++
Azufre 1.56 g Fuente de energía
elemental
CO2 5%* Fuente de C
Agua 1000 ml
pH 3.0

29. Medio complejo para bacterias
fastidiosas.
Componente Cantidad Función del componente
Extracto de 1.5 g Fuente de vitaminas y factores de
carne crecimiento
Extracto de 3.0 g Fuente de vitaminas y factores de
levadura crecimiento
Peptona 6.0 g Fuente de aminoácidos, N, S, y P
Glucosa 1.0 g Fuente de C y energía
Agar 15.0 g Agente solidificante
Agua 1000 ml
pH 6.6

30. Medio selectivo enriquecido para
halófilos extremos.
Componente Cantidad Función del componente
Casaminoácidos 7.5 g Fuente de aminoácidos, N, S y P
Extracto de
10.0 g Fuente de factores de crecimiento
levadura
Citrato de sodio 3.0 g Fuente de C y energía
KCl 2.0 g Fuente de K+
MgSO4 7 H2O 20.0 g Fuente de S y Mg++
FeCl2 0.023 g Fuente de Fe++
Fuente de Na+ para halófilos e inhibidor
NaCl 250 g
de no halófilos
Agua 1000 ml
pH 7.4