fisiologi bacteriana

1. FISIOLOGIA BACTERIANA
DR. JOSE LUIS LA ROSA BOTONERO
F.M. Hipòlito Unanue – UNFV
ASIGNATURA DE MICROBIOLOGIA

2. FISIOLOGIA BACTERIANA
• El conocimiento de la fisiología y del metabolismo bacteriano tiene
algunas aplicaciones prácticas.
• En principio permite conocer el modo de vida y el hábitat de diferentes
especies bacterianas.
• El término metabolismo se refiere al conjunto de reacciones
químicas que se producen en la célula y tiene tres funciones
específicas.:
• La primera es obtener energía química del entorno y almacenarla,
para luego usarla en diferentes funciones celulares.
• La segunda es convertir los nutrientes exógenos en unidades
precursoras de los componentes macromoleculares de la célula
bacteriana.
• La tercera función es formar y degradar moléculas necesarias para
cumplir funciones celulares específicas, por ejemplo: movilidad y
captación de nutrientes.
• El metabolismo se produce por secuencias de reacciones catalizadas
enzimáticamente y se divide en anabolismo y catabolismo.

3. NUTRICION Y METABOLISMO
• NUTRICION:
• 1.ELEMENTOS ENERGETICOS Y CONSTITUTIVOS
• 2.ELEMENTOS ESPECIFICOS
• 3.CONDICIONES FISICO – QUIMICAS ADECUADAS

4. REQUERIMIENTOS NUTRITIVOS
Podemos clasificar los nutrientes en las
siguientes categorías:
• 1.-Macronutrientes: carbono, hidrógeno,
oxígeno y nitrógeno.
• 2.-Micronutrientes: cobalto, cobre,
manganeso, fósforo, etc.
• 3.-Factores de crecimiento :incapaz de
sintetizarlos, ej. Vit. B, aminoácidos, etc.

5. ELEMENTOS ENERGETICOS Y CONSTITUTIVOS
• AGUA : 80 – 90 % DEL PESO DE LA BACTERIA
• IONES MINERALES : FOSFATOS – SULFATOS –
CALCIO – SODIO – CLORO – Mn – Zn – Cu – Etc.
• CARBOHIDRATOS
• PROTEINAS
• FUENTE DE ENERGIA

6. CARBOHIDRATOS – PROTEINAS - LIPIDOS
• 1.CARBOHIDRATOS: PROCEDEN DE DIVERSAS
FUENTES : SIMPLES O COMPLEJAS
• 2.PROTEINAS: AMINOACIDOS – SALES DE AMONIO –
NITRATOS – NITRITOS – NITROGENO ATMOSFERICO –
REACCIONES DE DESAMINACION
• 3.LOS LIPIDOS TAMBIEN SON UTILIZADOS COMO
FUENTE DE ENERGIA

7. FUENTES DE ENERGIA
• 1.SEGÚN FUENTE DE ENERGIA
• FOTOTROFAS : FOTOLITOTROFICAS - FOTO-ORGANOTROFAS
• QUIMIOTROFAS: QUIMIOLITOTROFAS - QUIMIO-ORGANOTROFAS
• 2.SEGUN FUENTE DE CARBONO
• AUTOTROFAS
• HETEROTROFAS
• 3.SEGÚN ACEPTOR FINAL :
• OXIGENO
• OTROS COMPUESTOS INORGANICOS

8. FOTOTROFAS
• CAPACES DE UTILIZAR LAS RADIACIONES SOLARES
COMO FUENTE DE ENERGIA PARA SU CRECIMIENTO
• ENERGIA LUMINOSA ES TRANSFORMADA EN ATP
CON LA APARICION DE UN PODER REDUCTOR
• SI LA FUENTE DE ENERGIA ES UN COMPUESTO
INORGANICO, SE LLAMA FOTO-LITOTROFO Y SI ES
UN COMPUESTO ORGANICO, SE LLAMA FOTO-
ORGANOTROFO

9. QUIMIOTROFAS
• SI LA FUENTE DE ENERGIA NO ES LUMINOSA, SINO DE
CARÁCTER QUIMICO POR REACCIONES O – R, SE HABLA
DE BACTERIAS QUIMIOTROFAS.
• SI EL RADICAL DADOR DE ELECTRONES ES UN
COMPUESTO MINERAL, SE DENOMINA
QUIMIOLITOTROFAS, Y SI ES UN COMPUESTO
ORGANICO, QUIMIO-ORGANOTROFAS

10. FUENTE DE CARBONO
• AUTOTROFOS: GRAN PODER DE SINTESIS. FORMAN
PROTIDOS - GLUCIDOS – LIPIDOS, ETC, A PARTIR DE
COMPUESTOS MUY SIMPLES
• HETEROTROFOS: INCAPACES DE SINTETIZAR SUS
PROPIOS CONSTITUYENTES A PARTIR DE
COMPUESTOS INORGANICOS Y NECESITAN DE
COMPUESTOS ORGANICOS DE CARBONO PARA
OBTENER ENERGIA

11. ELEMENTOS ESPECIFICOS
• VITAMINAS : ACTUAN COMO COENZIMAS O
PRECURSORES DE COENZIMAS ( B11,B2,B6,B12, AC.
NICOTINICO, ETC)
• AA: (BASE PURINICAS Y PIRIMIDINICAS)
• FACTOR V – X PRESENTES EN LA SANGRE

12. CONDICIONES FISICO - QUIMICAS
• 1.CONCENTRACION DE IONES HIDROGENO
• 2.TEMPERATURA
• 3.PRESION OSMOTICA
• 4.PRESENCIA DE OXIGENO
• 5.PRESENCIA DE CO2
• 6.HUMEDAD Y DESECACION
• 7.INFLUENCIA DE LA LUZ

13. IONES HIDROGENO
• Ph ADECUADO
• REQUIEREN SIEMPRE DE UN EFECTO TAMPON : EJEMPLO:
FOSFATOS – CARBONATOS – BICARBONATO SODICO
• Concentraciones de hidrógeno: Cada microorganismo tiene un rango de pH en cual
puede crecer y un pH óptimo bien definido. Según en el pH que se obtenga mayor
rendimiento, encontramos microorganismos acidófilos, neutrófilos (la mayoría de
interés médico) y alcalófilos, que crecen bien en pH ácidos, neutros y alcalinos
respectivamente.
• Para la mayoría de las bacterias de interés médico, el pH óptimo es de 7,2 a 7,6. Sin
embargo, hay microorganismos humanos como M. tuberculosis que resisten valores
muy bajos de pH.
• Como los microorganismos al multiplicarse y realizar sus funciones metabólicas,
suelen modificar el pH del medio, éste puede prepararse con amortiguadores de pH
(buffer), los cuales mantiene el pH relativamente constante.

14. TEMPERATURA
• 1.MESOFILAS : 20 – 45°C
se adecuan a la temperatura humana
• 2.PSICROFILAS: MENOS DE 20° C
• 3.TERMOFILAS : 55 - 80°C

15. PRESION OSMOTICA Y DISPONIBILIDAD DE
AGUA
• Las sales y los azúcares disueltos en agua, condicionan
la disponibilidad de la misma porque las moléculas de
agua se asocian y no quedan disponibles para ser
usadas por los microorganismos. La disponibilidad de
agua se expresa generalmente como actividad acuosa o
potencial de agua.
• HALOFILAS : TOLERAN SALES
• BACTERIAS FORMAS L : REQUIEREN DE CONCENTRACIONES
HIPERTONICAS DE SALES PARA SOBREVIVIR
• - Osmófilos: altas concentraciones de azúcar
• - Xerófilos: ambientes muy secos 

16. PRESENCIA DE OXIGENO
• Según su relación con el oxígeno, existen
bacterias: anaerobias obligadas, anaerobias
facultativas, aerobias obligadas y microaerófilas.
• AEROBIAS OBLIGADAS: NECESITAN DE OXIGENO
COMO ACEPTOR DE ELECTRONES
• BACTERIAS ANAEROBIAS ESTRICTAS: NO REQUIEREN
PRESENCIA DE OXIGENO

17. • Oxígeno:
• Aerobios estrictos: requiere O2 como aceptor
terminal de electrones, no proliferan en su
ausencia.Ej. Mycobacterium bovis.
• Microaerofilos: O2 a niveles muy bajos (12%). No
proliferan en la superficie de un medio sólido. Ej.
Haemophillus suis
• Anaerobios estrictos: no emplean O2 para su
metabolismo, obtienen su energía de reacciones
fermentativas.Ej. Clostridium tetani

18. CO2 - HUMEDAD
• ALGUNAS REQUIEREN PEQUEÑAS CONCENTRACIONES DE
DIOXIDO DE CARBONO.
• REQUIEREN DE HUMEDAD PARA SU CRECIMIENTO. EL AIRE
SECO ES LESIVO
• Algunas bacterias como Neisseria y la Brucella, tienen
muchas enzimas con baja afinidad por el CO2 y
requieren una concentración más elevada (10%) de la
que habitualmente está presente en la atmósfera
(0.03%).
• Estos requerimientos atmosféricos mencionados
deben ser tenidos en cuenta cuando se realiza el
cultivo de estas bacterias.

19. METABOLISMO
• CATABOLISMO O REACCIONES ENERGETICAS
• ANABOLISMO O REACCIONES BIOSINTETICAS

20. CATABOLISMO O REACCIONES
ENERGETICAS
• SON AQUELLAS REACCIONES QUE TIENEN POR
OBJETO LA DESCOMPOSICION DE LAS SUSTANCIAS
NUTRITIVAS EN COMPUESTOS MAS SENCILLOS CON
LIBERACION DE ENERGIA, QUE LA BACTERIA UTILIZA
PARA SU BIOSINTESIS
• 4 FASES : DIGESTION – ABSORCION –
PREPARACION Y OXIDACION BIOLOGICA

21. DIGESTION
• ACCION SOBRE LAS PROTEINAS: enzimas
proteolíticas hidrolizan enlaces peptídicos y obtienen
polipéptidos y oligopéptidos
• ACCION SOBRE LOS LIPIDOS: descomponen en
ácidos grasos y glicerina
• ACCION SOBRE LOS GLUCIDOS: son transformados
en sacáridos que son absorbidos y luego fosoforilados

22. ABSORCION
• PASIVA: LOS POROS PERMITEN EL PASO DE IONES
DISUELTOS Y MOLECULAS HIDROSOLUBLES
• ACTIVA: POR MECANISMO DE TRANSPORTE
ESPECIFICO, FACILITADO POR ACCION DE
PORTADORES Y FERMENTOS

23. REACCIONES DE PREPARACION
• Potencial de oxidación reducción: Es un requerimiento físico del
medio de cultivo. Éste es un factor crítico para determinar si se
desarrollará o no el inoculo sembrado en dicho medio.
• Para la mayoría de los medios de cultivo en contacto con el aire, el
potencial de oxidación reducción es de +0,2 a +0,4V, a pH 7.
• Las bacterias anaerobias obligadas son incapaces de crecer a
menos que el potencial sea tan bajo como -0,2V.
• Para establecer dichas condiciones en un medio de cultivo se
puede eliminar el oxígeno, recurriendo a sistemas de cultivo
anaerobio o agregando al propio medio compuestos que contengan
sulfidrilo, por ejemplo el tioglicolato de sodio.
• FOSFORILACION:
• MECANISMO DE OXIDACION - REDUCCION PARA OBTENER
NUTRIENTES

24. OXIDACION BIOLOGICA
• RESPIRACION: AEROBIA - ANAEROBIA
• FERMENTACION: ALCOHOLICA – PROPIONICA - MIXTA -
BUTILENGLICOLICA
• Fermentación alcohólica: Es el tipo de fermentación más antigua que se
conoce. Produce etanol a partir de glucosa. Aunque ciertas bacterias
producen alcohol, éste es elaborado por otras vías.
• Fermentaciòn del àcido propiònico: Es característica de algunas bacterias
anaerobias como el Propionibacterium (bacilo grampositivo, no esporulado). Este
tipo de fermentación tiene la ventaja de que genera una molécula más de ATP.
• Fermentación ácido mixta: Es característica de la mayoría de las
enterobacterias. Bacterias como Shigella, Salmonella y E. coli fermentan las
hexosas a través del piruvato a ácido láctico, ácido acético, ácido succínico y
ácido fórmico.
• Fermentación de butanodiol: Varias bacterias como Enterobacter, Serratia y
bacillus producen butanodiol durante la fermentacion de la glucosa.

25. RESPIRACION AEROBIA
• LA GLUCOSA SE DEGRADA A ACIDO PIRUVICO QUE
POR CICLO DE KREBS, ES OXIDADO A CO2 Y AGUA
• LA GLUCOSA ES CATABOLIZADA A ACIDO LACTICO
A TRAVES DE LA GLUCOLISIS (EMBDEN –
MEYERHOF).
• OTROS: VIA DE LA PENTOSAFOSFATO O
FOSFOGLUCONATO

26. FERMENTACION
• ES UN PROCESO DE OXIDACION QUE
COMPORTA LA COMBUSTION DE UN
SUSTRATO ORGANICO, EN AUSENCIA DE
OXIGENO.
• EN ESTE PROCESO DE O-R, TANTO EL DADOR
COMO EL ACEPTOR DE ELECTRONES SON UN
COMPUESTO ORGANICO

27. ANABOLISMO O REACCIONES BIOSINTETICAS
• REACCIONES QUIMICAS QUE TIENEN POR OBJETO
LA SINTESIS DE MATERIALES CONSTITUTIVOS DE LA
CELULA BACTERIANA.
• GRACIAS A LA ENERGIA ALMACENADA DE LOS
PROCESOS DE OXIDACION, SE VAN A SINTETIZAR
PEQUEÑAS O GRANDES MOLECULAS.

28. PRODUCTOS RESULTANTES DE LOS PROCESOS
ANABOLICOS
• SUSTANCIAS SOLUBLES ESPECIFICAS
• TOXINAS
• EXOENZIMAS
• ANTIBIOTICOS
• VITAMINAS
• PIGMENTOS
• BACTERIOCINAS

29. TOXINAS
• TOXINA DEL COLERA
• TOXINA DIFTERICA
• ENTEROTOXINAS DE E. COLI
• EXOTOXINA A (P. AERUGINOSA)
• TOXINA PERTUSSIS
• TOXINA C2 (C. BOTULINUM)
• TOXINA SHIGA
• TOXINA TETANICA

30. ENZIMAS
• CATALASA
• OXIDASA
• LACTASA
• REDUCTORAS DE NITRITOS, ETC

31. • Crecimiento de las poblaciones bacterianas.
• El paso esencial para iniciar el estudio de una cepa bacteriana, es el
cultivo. Este paso es importante para proveer de una población de
bacterias que puedan ser analizadas mediante pruebas bioquímicas,
serológicas, genéticas y de susceptibilidad a los antibióticos.
• El cultivo es el proceso de propagación de los microorganismos en el
laboratorio, que se obtiene aportando las condiciones ambientales
adecuadas y los nutrientes necesarios para el crecimiento bacteriano.
• Debemos recordar que algunas de las bacterias que causan infecciones
en seres humanos no son capaces de crecer en medios artificiales
inertes.
• Es necesario conocer cuales son los requisitos básicos de la bacteria en
cuestión para su cultivo en el laboratorio (nutrientes, requerimientos
atmosféricos y ambientales), así como los requisitos del o de los tipos
bacterianos que se necesite recuperar.

32. MEDIOS DE CULTIVO: Clases
• POR SU CONSISTENCIA: LIQUIDOS - SOLIDOS
• POR SU ORIGEN: SINTETICOS - NATURALES
• POR SU COMPOSICION: COMUNES - ENRIQUECIDOS
• OTROS MEDIOS: SELECTIVOS

33. • MEDIOS ESPECIALES: PARA MICOBACTERIAS –
LEPTOSPIRAS - ANAEROBIOS
• MEDIOS DIFERENCIALES: SOLO PERMITE EL
CRECIMIENTO DE DETERMINADA BACTERIA
• MEDIOS DE TRANSPORTE
• MEDIOS DE CONSERVACION

34. CRECIMIENTO BACTERIANO : 4 FASES
• 1.FASE Lag
• 2.FASE EXPONENCIAL
• 3.FASE ESTACIONARIA
• 4.FASE DE DECLIVE

35. 1.FASE Lag – 2.FASE EXPONENCIAL
• 1. PERIODO DE ADAPTACION, ANTES DE COMENZAR A
MULTIPLICARSE. AUN ASI IMPLICA UNA GRAN
ACTIVIDAD METABOLICA
• 2. LA MULTIPLICACION BACTERIANA SE ACELERA Y
EN CADA GENERACION SE PRODUCE UN NUMERO DE
BACTERIAS PROPORCIONAL A LAS EXISTENTES.
AL FINAL DE ESTA FASE OCURRE LIBERACION DE
EXOTOXINAS POR AQUELLAS QUE LA PRODUCEN.

36. 3.F. ESTACIONARIA – 4.F. DE DECLIVE
• 3. SE ALCANZA CUANDO SE CONSUMEN LOS
ELEMENTOS NUTRITIVOS Y EL NUMERO DE
BACTERIAS SE MANTIENE ESTABLE.
AL FINAL DE ESTA FASE PUEDE OCURRIR LA
ESPORULACION COMO MECANISMO DE RESISTENCIA
QUE TIENEN ALGUNAS BACTERIAS.
• 4. FINALMENTE: LAS BACTERIAS COMIENZAN A
MORIR.