La distribución y funcionamiento de la poblaciones microbianas están fuertemente influidas por factores Físico-Químicos La limitación de nutrientes y la tolerancia ambiental regulan o excluyen la existencia de microorganismos en diferentes ambientes Los microorganismos poseen limites inferiores y superiores de tolerancia, así como óptimos para los diferentes factores físico- Químicos Las actividades de los microorganismos se ven afectadas por las condiciones físicas y químicas del medio

FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN SOBRE EL CRECIMIENTO MICROBIANO TEMPERATURA PH (GRADO DE ACIDEZ – ALCALINIDAD DE UN MEDIO) ACTIVIDAD DE AGUA Y SOLUTOS (AGUA DISPONIBLE – SALES Y AZÚCARES) PRESIÓN OSMÓTICA OXÍGENO RADIACIÓN

Temperatura Para cada mo. existe una temperatura mínima por debajo de la cual no es posible el crecimiento, una temperatura optima a la que se produce el crecimiento más rápido, y una temperatura máxima por encima de la cuál no es posible el crecimiento

Clases de mo. según la temperatura

Psicrofilos < 0 - < 20 ºC Mesofilos < 20 - < 40 ºC Termofilos 40 - < 80 ºC Hipertermofilos 80 – 110 ºC Organismos mesófilos Poseen mecanismos de control que interrumpen la síntesis de proteínas si la temperatura baja por debajo delos 5 ºC Organismos Psicrofilos Presentan una mayor proporción de lípidos insaturados y/o de cadenas cortas, que mantienen flexibles las membranas a bajas temperaturas

Organismos Termófilos Gran proporción de lípidos saturados en las membranas Producción de enzimas que no se desnaturalizan a temperaturas elevadas A medida que la temperatura se incrementa, los ácidos grasos de la membrana celular aumentan la longitud de la cadena y el grado de insaturación disminuye

pH y Crecimiento microbiano En general los mo no pueden tolerar valores extremos de pH, en condiciones alcalinas o ácidas se hidrolizan algunos componentes microbianos o se desnaturalizan algunas enzimas Cada organismos tiene un rango de pH dentro del cual es posible el crecimiento, y posee un pH optimo La mayoría crece en un margen de variación de 2 a 3 unidades El ph del medio afecta directamente a mo y a enzimas, afectando la disociación y la solubilidad de muchas moléculas que ejercen algún efecto sobre los mo

Rangos de pH Neutrófilos Acidófilos Alcalófidos Efectos del pH en la célula bacteriana Se afecta la envoltura celular por disociación/protonación de sus macromoléculas: LPS, proteínas de la superficie celular, membrana citoplasmática, ocurre una distribución de cargas locales en forma diferente Cambios en la morfología celular, incorrecta división celular,, cambios en la adhesión, floculación, etc.

Actividad de Agua y Presión Osmótica Para los mo. el factor crítico es la disponibilidad de agua líquida más que la cantidad total de agua presente en el ambiente El total de agua realmente disponible para uso microbiano se expresa como la actividad de agua (aw) Los solutos presentes en el medio compiten por el agua y la “fijan”, disminuyendo la cantidad disponibles para los mo El agua difunde desde una región con alta concentración de agua (baja concentración de solutos) hasta una región de menor concentración de agua (alta concentración de solutos): Osmosis Los mo que tienen una dependencia del ion Na se denominan Halofitos Los organismos halotolerantes son capaces de soportar una reducción en el valor de aw

Oxigeno y crecimiento bacteriano Grupo Relación con el O2 Tipo de Metabolismo Aerobios Estrictos Necesario Respiración aerobia Facultativos No necesario, pero Respiración aerobia crecen mejor con O2 anaerobia o fermentación Microaerófilos Necesario pero a Respiración aerobia bajas tensiones Anaerobios Aerotolerantes No necesario, ni Fermentación crecen mejor con O2 Estrictos Dañino o letal Fermentación o respiración anaerobia

Toxicidad causada por el oxigeno O 2 Factor principal que incrementa el Eo ambiental Ganancia anómalas de H+ y e Respiración: NADH, deshidrogenasas, quinonas Luz Fe libre Oxidación de enzimas típicas de anaerobios O2- ion Superóxido H2O2 Peroxido de H OH- radical Libre Hidroxilo Formas Reactivas del Oxigeno DAÑO CELULAR

Daños celulares causados por las formas reactivas del oxigeno Oxidación de proteínas: -SH, -S-S-, otros grupos Peroxidación de Lípidos (a.grasos poliinsaturados) Daños en la membrana Aldehídos Reactivos Oxidación de Pentosas y Bases DNA Unión covalente a otras macromoléculas Roturas uni o bicatenarias Dimerización de Timinas adyacentes

Mecanismos de Defensa

PRESIÓN OSMÓTICA Es la presión que ejerce el agua a ambos lados de una membrana celular. Se relaciona la cantidad de solutos que hay a ambos lados. El agua fluye libremente pero los solutos no. El sistema tiende a equilibrarse, y para ello el agua pasa de un lado a otro. Soluciones Hipotónicos: tienen menos solutos que la célula – el agua entra a la célula Las células sin pared (animales) estallan Las células con pared (bacterias, hongos, plantas) no estallan Isotónicos: igual concentración de solutos – el agua no tiene flujo neto – sistema en equilibrio Hipertónicos: tienen más solutos que la célula – el agua sale de la célula Todas las células se plasmolisan (deshidratan) en medio hipertónico Los medios de cultivo de los m.o. patógenos tienen que ser isotónicos

ACTIVIDAD DE AGUA (A W ) No toda el agua de un medio está “disponible” para la célula. En medios con solutos (sales o azúcares) en alta concentración parte del agua se retiene para su disolución. La aw es una medida de la cantidad de agua libre, disponible para la célula. Algunos m.o. se adaptan a vivir en medios con baja aw aw óptima de la mayoría de m.o patógenos humanos aw común de medios de cultivo aw celular y de líquidos corporales 0,995

RADIACIÓN no es importante para los quimioheterotrofos Radiación UV daña las células – se utiliza para esterilizar Rayos X, β, γ