Este documento describe los principales conceptos de nutrición microbiana. Explica que los microorganismos requieren macronutrientes como carbono, nitrógeno, azufre y fósforo, así como micronutrientes como hierro y zinc. También clasifica a los microorganismos según sus fuentes de carbono y energía, y describe los componentes típicos de los medios de cultivo sintéticos y complejos.

1. PROFESOR: QBA MIGUEL ÁNGEL CASTRO RAMÍREZ
Nutrición microbiana

2. Toda la naturaleza es, como se ha
dicho, una conjugación activa y
pasiva del verbo comer

3. Nutrimentos
 Son sustancias que se emplean en la
biosíntesis y producción de energía.
 Son necesarios para el crecimiento
microbiano.

4. Macronutrimentos ó macroelementos
 Son captados por los m.o. en cantidades
relativamente grandes
 95% de la célula microbiana esta constituido
por C, O, H, N, S, P, K, Ca, Mg y Fe.

5.  C,O,H,N, S y P
 Son componentes de carbohidratos, lípidos, proteínas
y ácidos nucleícos.
 Carbono
 Fuente de energía y/o compuestos para biosíntesis
 Nitrógeno y azufre
 Se encuentra en las células en forma reducida como
grupos amino y sulfhidrilo. Generalmente en forma
reducida, aunque algunos m.o. los asimilan en forma
oxidada. Sulfatos, nitratos, peptonas (N y S) y
cisteina.
 Fijación de N2 (N2 NH3)

6.  K, Ca, Mg y Fe.
 Se encuentran en la célula en forma de
cationes.
 necesarios para actividades enzimáticas,
síntesis de proteínas (K+), termorresistencia de
endosporas (Ca2+), cofactores de enzimas.
 Forma complejos con el ATP y estabiliza los
ribosomas y las membranas celulares (Mg2+).
 Forma parte de los citocromos, cofactor de
enzimas y de proteínas transportadoras de
electrones (Fe+2+ y Fe3+).

7. Micronutrimentos o microelementos u
oligoelementos
 Son aquellos que se requieren en cantidades
tan pequeñas que contaminantes presentes
en agua, y otros componentes del medio de
cultivo son suficientes.

8.  Mn, Zn, Co, Mo, Ni y Cu
 Son normalmente parte de enzimas y
cofactores, facilitan la catálisis de reacciones
y mantenimiento de la estructura de
proteínas.

9. Factores de crecimiento
 Son sustancias precursoras de ciertos constituyentes
orgánicos de la célula que el m.o. es incapaz de
sintetizar, generalmente se requieren en pequeñas
concentraciones.
 Aas proteínas
 purinas y pirimidinas ácidos nucleicos
 vitaminas grupos prosteticos o centros activos
de ciertas enzimas.

10. Elemento Funciones fisiológicas
Hidrógeno Constituyente de agua celular, materiales celulares
orgánicos
Oxígeno Constituyente de agua celular, materiales celulares
orgánicos; como O2, aceptor de electrones en la
respiración de los aerobios
Carbono Constituyente de materiales celulares orgánicos
Nitrógeno Constituyente de proteínas, ácidos nucleicos,
coenzimas
Azufre Constituyente de proteínas (como aminoácidos
cisteína y metionina), de algunas coenzimas (por
ejemplo, CoA, cocarboxilasa).
Fósforo Constituyente de ácidos nucleicos, fosfolípidos,
coenzimas
Potasio Uno de los principales cationes inorgánicos de las
células, cofactor de algunas enzimas.
Magnesio Importante catión celular, cofactor inorgánico en
muchas reacciones enzimáticas, incluyendo
aquellas que requieren ATP; funciona uniendo las
enzimas a los sustratos; constituyente de las
clorofilas.
Manganeso Cofactor inorgánico de varias enzimas, a veces
remplazando al Mg.
Calcio Importante catión celular, cofactor de algunas
enzimas (por ejemplo proteasas)
Hierro Constituyente de citocromos y otras hemo o no
hemoproteínas; cofactor de cierto número de
enzimas.
Cobalto Constituyente de la vitamina B12 y de sus coenzimas
derivados.
Cobre, zinc, níquel, Constituyentes inorgánicos de enzimas especiales.
molibdeno

11. Clasificación por requerimientos nutricionales
(Fuente de carbono)
 Heterotrofos
 M.o. que utilizan moléculas orgánicas
preformadas y reducidas como fuente de
carbono
 Autotrofos
 M.o. que utilizan CO2, como principal y única
fuente de carbono

12. Clasificación energética de m.o.
 Quimiótrofos (oxidación de compuestos orgánicos o
inorgánicos)
 Quimioautotrofos
 Quimioheterotrofos
 Fototrofos (luz)
 Fotoautotrofos
 Fotoheterotrofos

13. Clasificación Fuente de carbono Fuente de energía
Autotrofos CO2 -------
Heterotrofos Compuestos --------
orgánicos
Quimiotrofos --------- Compuestos químicos
Quimiolitotrofos _______ Compuestos químicos
inorgánicos
Quimiorganotrofos _______ Compuestos químicos
orgánicos
Quimioautotrofos CO2 Compuestos químicos
Fototrofos _______ Luz
Fotoautotrofos CO2 Luz
Fotoheterotrofos Compuestos Luz
orgánicos
Quimioheterotrofos Compuestos Compuestos químicos
orgánicos

14. Necesidades nutricionales debidas a
mutaciones.
 Prototrófo
 Es un m.o. que precisa los mismos nutrientes
que la mayoría de los miembros de su
especie
 Auxotrofo
 Es un m.o. mutado que carece de la
capacidad para sintetizar un nutriente esencial
y por ello, debe obtenerlo o del medio o
mediante transformación de un precursor.

15. Composición típica de compuestos orgánicos e inorgánicos de microorganismos
Compuesto Bacteria Levaduras Hongos
(% base seca) (% base seca) (% base seca)
Promedio Promedio Promedio
Carbono 48 46-52 48 46-52 48 45-55
Nitrógeno 12.5 10-14 7.5 6-8.5 6 4-7
Proteínas 55 50-60 40 35-45 32 25-40
Carbohidratos 9 6-15 38 30-45 49 40-55
Lípidos 7 5-10 8 5-10 8 5-10
Acidos nucleicos 23 15-25 8 5-10 5 2-8
Cenizas 6 4-10 6 4-10 6 4-10

16. Composición típica de compuestos orgánicos e inorgánicos de microorganismos
Constituyentes inorgánicos
g/100 g en peso seco
Elemento Bacteria Hongos Levaduras
Fósforo 2-3 0.4-4.5 0.8-2.6
Azufre 0.2-1.0 0.1-0.5 0.01-0.24
Potasio 1-4.5 0.2-2.5 1-4
Magnesio 0.1-0.5 0.1-0.3 0.1-0.5
Sodio 0.5-1 0.02-0.5 0.01-0.1
Calcio 0.01-1.1 0.1-1.4 0.1-0.3
Fierro 0.02-0.2 0.1-0.2 0.01-0.5
Cobre 0.01-0.02 --------- 0.002-0.01
Manganeso 0.001-0.01 --------- 0.0005-0.007
Molibdeno -------- --------- 0.0001-0.0002
Total Cenizas 7-12 2-8 5-10

17. Substratos Células
∆X
∆S1
Productos
∆S2
∆P1
∆Sn
∆P2
∆Pn

18.  Producto
 Compuesto químico diferente de material
celular que es liberado al medio
 Sustrato
 Compuestos que son consumidos a partir del
medio como resultado de crecimiento celular
o formación de producto.

19. ΣWiXi=0

20.  Factores que limitan la formulación de
medios de cultivo
 Algunos elementos de sustrato liberados
como productos no asimilados a material
celular
 Velocidades limitantes y estequiometría, debe
considerarse rendimientos
 Nutrientes específicos pudieran ser limitantes
o productos específicos que pueden ser
inhibitorios

21.  Factores que limitan la formulación de
medios de cultivo
 Factores ambientales
 Factores de crecimiento

22. Crecimiento microbiano: Descripción química
ACaHbOc + BO2 + DNH3 MCα Hβ Oχ Nδ + PCO2 +
QH2O C
donde: A, B, D, P y Q son moles
CaHbOc fuente carbono-energía
M son moles de una unidad celular Cα Hβ Oχ Nδ

23. Datos de composición celular
 Bacterias
 C 0.53; N 0.12; O 0.19 H0.07
 Levaduras
 C 0.47; N 0.075; O 0.31 H0.065

24. aCHxOy + bO2 + cNH3 CHα Oβ Nδ + dCO2 + eH2O
C: a=1+d
H: ax+3c=α+2e
O:ay+2b=β+2d+e
N:c=δ
RQ=moles de CO2/moles de O2=d/b

25. Rendimiento biomasa sustrato
(YX/S)
YX/S=∆X/ ∆s

26. Medios de Cultivo

27. Medio sintético o definido
 Son medios en que se conocen todos los
componentes.
 Los medios definidos se emplean
ampliamente en investigación dado que con
frecuencia se requiere conocer qué esta
metabolizando el m.o.

28. Medio BG-11 para cianobacterias
Cantidad (g/l)
NaNO3 1.5
K2HPO4.3H2O 0.04
MgSO4.7H2O 0.075
CaCl2.2H2O 0.036
Ácido cítrico 0.006
Citrato amónico férrico 0.006
Na2CO3 0.02
EDTA 0.001
Solución de metales traza 1 ml/l

29. Medios complejos
 Son medios suficientemente ricos para
satisfacer las necesidades nutricionales de
diversos microorganismos.
 De gran utilidad cuando se desconoce los
requerimientos nutricionales de un m.o. en
particular.

30. Agar MacConkey
Cantidad (g/l)
Peptona de gelatina 17
Peptona de caseína 1.5
Lactosa 10
Sales biliares 1.5
Cloruro sódico 5
Rojo neutro 0.03
Cristal violeta 0.001
Agar 13.5

31. Tipos de medio
 Selectivos
 Favorecen el crecimiento de m.o. particulares
 Diferenciales
 Permiten distinguir entre grupos distintos de
m.o. según sus características biológicas