NUTRICIÓN Y METABOLISMO Nutrientes son sustancias químicas del ambiente a partir de las cuales las células sintetizan sus componentes, proteínas, lípidos, etc.

COMPONENTES DE LA NUTRICIÓN H2O (80-90%). Elementos Químicos: C, H, O, N, S, P, K. Materia Viva: Hidratos de Carbono. Proteínas. Lípidos. Ácidos Nucleicos.

Alimento: Sustancia o sustratos que pueden ser metabolizados para aportar material asimilable o energía a la célula. Alimento equivale a nutrientes Nutrición holozoica (sólidos) Nutrición holofítica (líquidos) Digestión: descomposición de alimentos complejos, como polisacáridos, proteínas y grasas, en sus moléculas constituyentes.

CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS SEGÚN FUENTE DE CARBONO: AUTÓTROFOS :Utilizan CO2 como fuente de carbono. HETERÓTROFOS: Utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono (variable)

CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS SEGÚN FUENTE DE ENERGÍA FOTOTROFOS O FOTOSINTÉTICOS foto: luz (griego) Trofo: alimentarse (griego) QUIMIOTROFOS O QUIMIOSINTÉTICOS

QUIMIOTROFOS O QUIMIOSINTÉTICOS QUIMIORGANOTROFOS: utilizan compuestos orgánicos como fuente de energía QUIMIOLITOTROFOS: utilizan compuestos inorgánicos como fuente de energía

QUIMIOLITOTROFÍA: OBTENCIÓN DE ENERGÍA POR OXIDACIÓN DE SUSTANCIAS INORGÁNICAS: NO2 + ½O2 --------> NO-3 (Nitrobacterias) H2S +2 O2 --------> H2SO4 (Thiobacillus) 2Fe++ +1/2 O2 + 2H+ --------> 2 Fe+3 + 2H2O (Thiobacillus)

QUIMIORGANOTROFÍA:OBTENCIÓN DE ENERGÍA POR OXIDACIÓN DE SUSTANCIAS ORGÁNICAS C6H12O6 + O2 --------> CO2 + H2O (A) C6H12O6 + SO--4 -------->CO2 + H2S (AA) C6H12O6 + NO-3 -------->CO2 + NH3 (AA)

FOTOTROFOS O FOTOSINTÉTICOS Fotolitótrofos Fotosintéticos aeróbicos : Utilizan CO2 como fuente de carbono y H2O como agente reductor Fotosintéticos anaeróbicos Utilizan CO2 como fuente de carbono y H2S como agente reductor.

FOTOTROFOS O FOTOSINTÉTICOS Fotoorganotrofos : Utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono o como agente reductor Ej. Ac. Orgánicos

OTRAS FORMAS DE NUTRICIÓN Paratróficos: Obtienen sus nutrientes de otros organismos o células Virus Materia y Energía. Tenia Saprofitos: Degradan materia orgánica en decaimiento Sapros: suelo Ej: Hongos.

VIDA Y NUTRICIÓN DE DOS ORGANISMOS Parasitismo: Dos organismos viven juntos, solo un organismo se beneficia. Simbiosis: Dos organismos viven juntos, los dos organismos se benefician. Comensalismo: Comparten hábitat juntos, sin beneficios. (bacterias boca).

NUTRICIÓN DE MICROORGANISMOS Medio de Cultivo: Corresponde a una mezcla de nutrientes útiles para el desarrollo de un determinado microorganismo. Medios: Líquidos Sólidos (agar)

NUTRICIÓN DE MICROORGANISMOS Nutrientes: C, N, O, P, S, etc Fuente de Carbono:CO2 o Compuestos orgánicos Fuente de nitrógeno:Nitrato, Amonio, N2 Fuente de fosfato: Fosfato Fuente de azufre: S, Sulfuro o Sulfato Iones metálicos: (Mg++, Fe+2, Mn++, etc) Elementos Trazas: Co+3, Ni+3, etc. _Otros requierimientos (vitaminas) Tablas.

FACTORES DE CRECIMIENTO ORGÁNICOS Vitaminas Vitaminas complejo B Aminoácidos, etc…

MEDIOS DE CULTIVO Medio Definido o Sintético Medio Complejo Medio Enriquecimiento Medio Selectivo Medio Diferencial (indicadores)

SINTESIS DE BIOMASA: A(S) + B(CO2) + D(O2) + E(NH3)------> M(CHON) + P + Q(H2O) S: Sustrato A(S): moles de sustrato M(CHON): moles de biomasa P: producto

CRECIMIENTO BALANCEADO Células en crecimiento balanceado, todos los componentes de la célula aumentan en la misma proporción RNA DNA Proteinas Concentración Tiempo

DISEÑO DE MEDIOS DE CULTIVO Para autotrofos Para heterotrofos Concentración de nutrientes Composición de los compuestos utilizados . Concentración de células deseada.

DISEÑO DE MEDIOS DE CULTIVO Cultivos aerobios 50-60% C a biomasa. Cultivos anaerobios 10% C a biomasa. Rendimiento de un nutriente: Yield = Y = gramos célula sintetizada / gramos de nutriente consumido

DISEÑO DE MEDIOS DE CULTIVO Fuente de carbono: glucosa. Glucosa: C6H12O6 P.M: 180gr/grmol , contenido de C por mol =72gr. Para 2 gramos de célula por litro con rendimiento de 50% de C. Se requiere de 1 gramo de carbono por litro.

DISEÑO DE MEDIOS DE CULTIVO ¿Cuánta glucosa utilizar para tener 1 gr C? Si 180gr glucosa contienen 72 gr C Xgr 1 gr C X= 2,5 gramos de glucosa. Pero no todo el carbono va a célula, solo el 60%, así: 100gr/60gr = x/2,5 x = 4,5gr glucosa/litro

DISEÑO DE MEDIOS DE CULTIVO Para los requerimientos de Mg: Mg=0.4% en 2gr => 0.008gr de Mg Usando MgSO4 x 7H2O con PM 246,3. Mg P.A=24,3 Si 246,3 gr de sal contienen 24.3gr Mg. X gr 0.008gr : 0.011 g

Control de pH en medios de cultivos Glucosa ------> H+ (orgánicos) Succinato --------> Na2CO3 alcalino. Proteínas y AA -------> NH4+ sube pH ¿COMO CONTROLAR? Usando Buffers o tampones Usando carbonatos insolubles

CONTROL DE pH EN MEDIOS DE CULTIVO Uso de tampones: Tampón o buffer es una solución que contiene una mezcla de un ácido con su base conjugada. Tiene capacidad de controlar el pH de la solución alrededor del pKa del ácido correspondiente:. HA + H2O ------------>H3O+ + A- Acidos débiles, ácidos fuertes, bases fuertes y bases débiles

CONSTANTES DE DISOCIACIÓN

ECUACIÓN DE HENDERSON HASSELBACH

CONSTANTES DE ACIDEZ DE ALGUNOS ACIDOS Ácidos K’a pKa H-COOH 1.8 x10-4 3.75 CH3-COOH 1.7x 10-5 4.76 H3PO4 ------> H++ H2PO-4 pKa1=2.12 H2PO-4 ------> H++HPO4-2 pKa2=7.21 HPO4-2 ------> H++ PO4-3 pKa3=12.32

PARA CONTROLAR EL PH EN UN VALOR DETERMINADO Se usa un tampon cuyo pKa sea lo mas cercano al pH requerido. ¿Para controlar a pH 7? En este caso sería un tampón fosfato 7 = 7.2 - log[H2PO4-]/HPO4--] Se asume que [H2PO4-] + [HPO4--] = 0.01M Concentración normal en los medios de cultivo. 7 = 7.2 – log (0.01 - [HPO4--])/[HPO4--]

TITULACIÓN DE ACIDOS CON OH NH4+/NH3 pK: 9.25 pH OH- H2PO4-/HPO- -4 pK: 7.2 CH3COOH/ CH3COO-

CONTROL DEL pH EN MEDIOS DE CULTIVO Fosfatos más de 12 g/l inhibitorios del crecimiento. + H+ + H+ CO3-- <--- ----> HCO3- <------->CO2 + H2O - H+ - H+ Na2CO3 alcalino CaCO3 insoluble Agregar H+ o OH-

PRECIPITADOS EN MEDIOS Estelirización separada Agentes quelantes (EDTA 0.01N)

Control de concentración de oxígeno Shaker (agitadores) Aireación (burbujeo de la solución)

Técnicas para el cultivo de anaerobios Cultivo con agentes reductores Cisteína Tioglicolato Sulfuro de sodio Ascorbato de sodio Medio de cultivo + reductores + nitrógeno En frascos bien tapados En placas y Jarras anaeróbicas