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

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3 COMPONENTES DE LA NUTRICIÓNH2O (80-90%). Elementos Químicos: C, H, O, N, S, P, K. Materia Viva: Hidratos de Carbono. Proteínas. Lípidos. Ácidos Nucleicos.

4 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.

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

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

9 QUIMIOTROFOS O QUIMIOSINTÉTICOSQUIMIORGANOTROFOS: utilizan compuestos orgánicos como fuente de energía QUIMIOLITOTROFOS: utilizan compuestos inorgánicos como fuente de energía

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

11 QUIMIORGANOTROFÍA:OBTENCIÓN DE ENERGÍA POR OXIDACIÓN DE SUSTANCIAS ORGÁNICASC6H12O6 + O > CO2 + H2O (A) C6H12O6 + SO >CO2 + H2S (AA) C6H12O6 + NO >CO2 + NH (AA)

12 FOTOTROFOS O FOTOSINTÉTICOSFotolitótrofos 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.

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

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

15 VIDA Y NUTRICIÓN DE DOS ORGANISMOSParasitismo: 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).

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

17 NUTRICIÓN DE MICROORGANISMOSNutrientes: 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.

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22 FACTORES DE CRECIMIENTO ORGÁNICOSVitaminas Vitaminas complejo B Aminoácidos, etc…

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

24 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

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

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

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

29 DISEÑO DE MEDIOS DE CULTIVOFuente 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.

30 DISEÑO DE MEDIOS DE CULTIVO¿Cuánta glucosa utilizar para tener 1 gr C? Si 180gr glucosa contienen 72 gr C Xgr 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

31 DISEÑO DE MEDIOS DE CULTIVOPara 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 gr : g

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

33 CONTROL DE pH EN MEDIOS DE CULTIVOUso 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

34 CONSTANTES DE DISOCIACIÓN

35 ECUACIÓN DE HENDERSON HASSELBACH

36 CONSTANTES DE ACIDEZ DE ALGUNOS ACIDOSÁcidos K’a pKa H-COOH 1.8 x CH3-COOH 1.7x H3PO > H++ H2PO-4 pKa1=2.12 H2PO > H++HPO pKa2=7.21 HPO > H++ PO pKa3=12.32

37 PARA CONTROLAR EL PH EN UN VALOR DETERMINADOSe 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 = log[H2PO4-]/HPO4--] Se asume que [H2PO4-] + [HPO4--] = 0.01M Concentración normal en los medios de cultivo. 7 = 7.2 – log ( [HPO4--])/[HPO4--]

38 TITULACIÓN DE ACIDOS CON OHNH4+/NH3 pK: 9.25 pH OH- H2PO4-/HPO- -4 pK: 7.2 CH3COOH/ CH3COO-

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

40 PRECIPITADOS EN MEDIOSEstelirización separada Agentes quelantes (EDTA 0.01N)

41 Control de concentración de oxígenoShaker (agitadores) Aireación (burbujeo de la solución)

42 Técnicas para el cultivo de anaerobiosCultivo 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