UNIDAD III: TAXONOMÍA Y CRECIMIENTO BACTERIANO

(1)

UNIDAD III: TAXONOMÍA Y

CRECIMIENTO BACTERIANO

UNIDAD III:

Taxonomía microbiana convencional y

molecular. Crecimiento bacteriano. Determinación de

abundancia y biomasa microbiana. Curva de

crecimiento. Productos microbiológicos de carácter

industrial.

(2)

• Concepto de especie y cepa.

• Nomenclatura binomial. Ej. Bacillus

acidocaldarius

(3)

Taxonomía

(4)

Taxonomía bacteriana convencional

a) Características morfológicas

(5)

a) Características morfológicas

(6)

b) Tipos de metabolismo

c) Características bioquímicas

d) Condiciones ambientales

e) Sensibilidad a los antibióticos

f) Patogeneidad

g) Relaciones simbióticas

h) Características inmunológicas

i) Hábitat de origen

(7)

Taxonomía bacteriana convencional

Manual Bergeys: Claves dicotómicas

(8)

Taxonomía molecular

a) Composición de bases del ADN: proporción GC

b) Secuenciación de nucleótidos

(9)

(10)

Composición de bases del ADN: proporción GC

(11)

Secuenciación de nucleótidos

(12)

GCAGCTACCATGACAGTCGAGCGGAGACCGGAGCTTGCTCCTGAATTCAACGGC GGACGGGTGAGTAATGCCTAGGAATCAGCCTGGTAGTGGGGGACAACGTTTCGA AAGGAACGCTAATACCGCATACGTCCTACGGGAGAAAGCAGGGGACCTTCGGGC CTTGCGCTATCAGATGAGCCTAGGTCGGATTAGCTAGTTGGTGAGGTAATGGCTC ACCAAGGCGACGATCCGTAACTGGTCTGAGAGGATGATCAGTCACACTGGAACT GAGACACGGTCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTGGACAATGG GCGAAAGCCTGATCCAGCCATGCCGCGTGTGTGAAGAAGGTCTTCGGATTGTAA AGCACTTTAAGTTGGGAGGAAGGGTAGTAACTTAATACGTTGCTGTTTTGACGTTA CCGACAGAATAAGCACCGGCTAACTCTGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACAAAGG GTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCGTAAAGCGCGCGTAGGTGGTTTGTTAA GTTGGATGTGAAATCCCCGGGCTCAACCTGGGAACTGCTTTCAAAACTGACGAG CTAGAGTATGGTAGAGGGTGGTGGAATTTCCTGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAT ATAGGAAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACCACCTGGACTGATACTGACACTGA GGTGCGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGT AAACGATGTCAACTAGCCGTTGGGAGCCTTGAGCTCTTAGTGGCGCAGCTAACG CATTAAGTTGACCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGTTAAAACTCAAATGAATTG ACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAA GAACCTTACCAGGCCTTGACATCCAATGAACTTTCCAGAGATGGATTGGTGCCTT CGGGAACATTGACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATG TTGGGTTAAGTCCCGTAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTACCAGCACGTAAT GGTGGGCACTCTAAGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGA CGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGTCG GTACAAAGGGTTGCCAAGCCGCGAGGTGGAGCTAATCCCACAATACCGATCGTA GTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCG CGAATCAGAATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTTTACACACCGCCCGTC ACACCATGGGAGTGGGTTGCACCAGAAGTAGCTTAGTGCAACTCTCCGGAGGAC TGGTTACTC

Secuenciación de nucleótidos

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

Hibridación de ADN

Organismos a

comparar

Organismo 1

Organismo 2

Organismo 3

Organismo 4

Preparación del

ADN

Cortar y marcar radiactivamente

ADN cortado ADN cortado ADN cortado

Cortar y marcar

Desnaturalización por calor

(18)

Hibridación del ADN

Experimento de

hibridación

Mezclar ADN de dos organismos y añadir un exceso de ADN no marcado:

ADN hibridado ADN hibridado ADN hibridado ADN hibridado ADN no hibridado ADN no hibridado ADN no hibridado

Porcentaje de hibridación

Resultados e interpretación:

ADN control (misma cepa) 1 y 2 son de la misma especie

1 y 3 son del mismo género

1 y son de distintos géneros

(19)

(20)

Crecimiento de poblaciones

Crecimiento: aumento en el número de células

(21)

N

ú

mer

o

d

e

célu

las

(esc

ala

arit

mé

tic

a)

N

ú

mer

o

d

e

célu

las

(esc

ala

log

arít

mic

a)

Tiempo

(horas)

(22)

N = N

₀

2 n

Log N = log N

₀

+ n log 2

n = log N – log N

₀

log 2

g = t / n

Cálculos de tiempos de generación

N = número final de células

N0 =número inicial de células

n = número de generaciones

g = tiempo de generación

t = horas o minutos de crecimiento

exponencial

Ejemplo:

n= log 1x10

8 _{– log 5x10}

7 log2

n=1

(23)

Tiempo

Log

arit

m

o de

l nú

m

er

o

de cé

lul

as

Latencia Exponencial Estacionaria Muerte

(24)

Fase exponencial

Obtención de gran cantidad de células

Obtención de metabolitos primarios microbianos:

moléculas de bajo

peso molecular que tiene lugar durante las fases de crecimiento

exponencial y que contribuyen a la producción de biomasa o energía por

las células.

Ejemplos de productos de interés industrial:



Fertilizantes biológicos



Alcoholes



Aminoácidos



Ácidos orgánicos

(25)

Obtención de metabolitos secundarios microbianos:

compuestos

orgánicos sintetizados por el organismo que no tienen un rol directo en el

crecimiento o reproducción del mismo. La ausencia de un metabolito

secundario no le impide la supervivencia

.

Fase estacionaria

Ejemplos de productos de interés industrial:



Antibióticos

(26)

Tiempo

Lo

gari

tmo

d

el

n

ú

m

ero

d

e

célul

as

Tiempo

Lo

gari

tmo

d

el

n

ú

m

ero

d

e

célul

as

Tiempo

Lo

gari

tmo

d

el

n

ú

m

ero

d

e

célul

as

Bacteriostático

Bactericida

Bacteriolítico

Contaje de células viables

Contaje de células totales

(27)

Productos microbiológicos de carácter industrial

Producto

Microorganismo productor

Antibióticos

Penicilina

Tetraciclina

Penicillium chrysogenum

Streptomyces griseus

Bebidas alcohólicas

Vinos

Cervezas

Saccharomyces ellipsoideus

S. cerevisiae y S. caribergensis

Enzimas

Amilasa bacteriana

Pectinasas

Bacillus subtilis

Aspergillus wentii, A aureus

Ácidos orgánicos

Ácido láctico

Ácido acético (vinagre)

Lactobacillus delbruckii

Gluconobacter suboxidans

Bioinsecticida

Proteína paraesporal

Bacillus thuriginensis

Fertilizantes biológicos

Bradyrhizobium japonicum

Azospirillum spp

(28)

Cultivos continuos

(29)

Cultivos continuos

(30)

Efectos ambientales sobre el

crecimiento microbiano

Temperatura

pH

Disponibilidad de agua

Oxígeno

(31)

Óptimo

Máximo

Mínimo

Las reacciones enzimáticas

tienen lugar a velocidades

en constante aumento

Las reacciones

enzimáticas tienen lugar

a la máxima velocidad

posible

Desnaturalización

proteica; colapso de la

membrana citoplasmática,

lisis térmica

La membrana se gelifica; el

transporte a través de ella es

tan lento que no hay

crecimiento

Tas

a

de cr

ec

imiento

Temperatura

Efecto de la temperatura sobre la velocidad de

crecimiento y consecuencias moleculares para la célula

(32)

Relación entre la temperatura y las velocidades de crecimiento de psicrófilos,

mesófilos, termófilos y dos hipertermófilos diferentes. En cada caso, se indican las