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17.1: Crecimiento bacteriano - Biología


Objetivos de aprendizaje

  1. Describa brevemente el proceso de fisión binaria en bacterias, indicando las funciones de las proteínas Par, el divisoma y las proteínas FtsZ.
  2. Defina lo siguiente:
    1. tiempo generacional
    2. progresión geométrica
  3. Dibuje una curva de crecimiento bacteriano generalizada, etiquete las fases y describa brevemente lo que está sucediendo durante cada fase.

Crecimiento bacterial

Las bacterias se replican por fisión binaria, un proceso mediante el cual una bacteria se divide en dos. Por lo tanto, las bacterias aumentan su número por progresión geométrica, por lo que su población se duplica cada generación. El tiempo de generación es el tiempo que tarda una población de bacterias en duplicarse en número. Para muchas bacterias comunes, el tiempo de generación es bastante corto, de 20 a 60 minutos en condiciones óptimas. Para los patógenos más comunes en el cuerpo, el tiempo de generación probablemente sea más cercano a las 5-10 horas. Debido a que las bacterias crecen por progresión geométrica y la mayoría tienen un tiempo de generación corto, pueden aumentar astronómicamente su número en un período corto de tiempo.

La relación entre el número de bacterias en una población en un momento dado (nortet), el número original de células bacterianas en la población (norteo), y el número de divisiones que esas bacterias han sufrido durante ese tiempo (norte) se puede expresar mediante la siguiente ecuación:

[N_t = N_o times 2 ^ n ]

Por ejemplo, Escherichia coli, en condiciones óptimas, tiene un tiempo de generación de 20 minutos. Si uno comenzara con solo 10 E. coli (norteo = 10) y dejarlas crecer durante 12 horas (norte = 36; con un tiempo de generación de 20 minutos, se dividirían 3 veces en una hora y 36 veces en 12 horas), luego colocando los números en la fórmula, el número de bacterias después de 12 horas (nortet) sería

[10 times 2 ^ {36} = N_t = 687,194,767,360 : E. : coli ]

En general, se piensa que durante la replicación del ADN (discutido en la Unidad 6), cada hebra del ADN bacteriano en replicación se adhiere a proteínas en lo que se convertirá en el plano de división celular. Por ejemplo, las proteínas Par funcionan para separar los cromosomas bacterianos de los polos opuestos de la célula durante la división celular. Se unen al origen de la replicación del ADN y separan o separan físicamente los cromosomas, de forma similar al aparato mitótico de las células eucariotas.

En el centro de la bacteria, un grupo de proteínas llamadas proteínas Fts (filamentosas sensibles a la temperatura) interactúan para formar un anillo en el plano de división celular. Estas proteínas forman el aparato de división celular conocido como divisoma y están directamente involucradas en la división celular bacteriana por fisión binaria (ver Figura ( PageIndex {1} ) y Figura ( PageIndex {2} )).

  • micrografía electrónica de un divisoma: véase División de células bacterianas, Laboratorio de Jon Beckwith.

El divisoma es responsable de dirigir la síntesis de nueva membrana citoplásmica y nuevo peptidoglicano para formar el tabique de división. Se ha identificado la función de varias proteínas divisómicas, que incluyen:

  • MinE: dirige la formación del anillo FtsZ y el complejo divisoma en el plano de división de la bacteria.
  • FtsZ: similar a la tubulina en las células eucariotas, FtsZ forma un anillo de constricción en el sitio de división. A medida que FtsZ se despolimeriza, dirige un crecimiento hacia adentro de la pared celular para formar el tabique de división. Se encuentra en ambos Bacterias y Arqueas, así como en mitocondrias y cloroplastos.
  • ZipA: una proteína que conecta el anillo FtsZ a la membrana citoplasmática bacteriana.
  • FtsA: una ATPasa que descompone el ATP para proporcionar energía para la división celular y también ayuda a conectar el anillo FtsZ a la membrana citoplásmica bacteriana.
  • FtsK: ayuda a separar el cromosoma bacteriano replicado.
  • FtsI: necesario para la síntesis de peptidoglicanos.

La curva de crecimiento de la población

Aunque las bacterias son capaces de replicarse geométricamente como resultado de la fisión binaria, en realidad esto solo ocurre mientras haya espacio para crecer, suficientes nutrientes y una forma de deshacerse de los productos de desecho. Debido a que estos factores limitan la capacidad de replicarse geométricamente, con el tiempo en un sistema de crecimiento cerrado una población bacteriana generalmente exhibe un patrón de crecimiento predecible, su curva de crecimiento, que sigue varias etapas o fases:

1. La fase de retraso

Durante la fase de rezago, el crecimiento es relativamente plano y la población parece no estar creciendo o está creciendo muy lentamente (ver Figura ( PageIndex {3} )). Durante esta fase, las células recién inoculadas se adaptan a su nuevo entorno y sintetizan las moléculas que necesitarán para crecer rápidamente.

2. La fase de crecimiento exponencial (también llamada fase logarítmica o logarítmica)

Esta es la fase en la que la población aumenta geométricamente siempre que haya suficiente comida y espacio para el crecimiento (ver Figura ( PageIndex {3} )).

3. La fase de crecimiento estacionario

Aquí la población crece lentamente o deja de crecer (ver Figura ( PageIndex {3} )) debido a la disminución de alimentos, el aumento de desperdicio y la falta de espacio. La tasa de replicación se compensa con la tasa de inhibición o muerte.

4. La fase de declive o muerte

Aquí la población muere exponencialmente por la acumulación de productos de desecho (ver Figura ( PageIndex {3} )), aunque la tasa de muerte depende del grado de toxicidad y resistencia de la especie y las células viables pueden permanecer durante semanas para meses.

Resumen

  1. Las bacterias se replican por fisión binaria, un proceso mediante el cual una bacteria se divide en dos.
  2. El tiempo de generación es el tiempo que tarda una población de bacterias en duplicarse. Para muchas bacterias, el tiempo de generación varía de minutos a horas.
  3. Debido a la fisión binaria, las bacterias aumentan su número por progresión geométrica, por lo que su población se duplica cada generación.
  4. Las proteínas par funcionan para separar los cromosomas bacterianos de los polos opuestos de la célula durante la división celular bacteriana.
  5. El divisoma bacteriano es responsable de dirigir la síntesis de nueva membrana citoplasmática y nuevo peptidoglicano para formar el tabique de división.
  6. Aunque las bacterias son capaces de replicarse geométricamente como resultado de la fisión binaria, esto solo ocurre siempre que haya espacio para crecer, suficientes nutrientes y una forma de eliminar los productos de desecho.
  7. En un sistema de crecimiento cerrado, una población bacteriana generalmente exhibe un patrón de crecimiento predecible, su curva de crecimiento, que sigue varias etapas o fases.
  8. Durante la fase de retardo, el crecimiento es relativamente plano y la población parece no estar creciendo o creciendo muy lentamente a medida que las células recién inoculadas se adaptan a su nuevo entorno.
  9. Durante la fase de crecimiento exponencial (fase logarítmica), la población aumenta geométricamente siempre que haya suficiente alimento y espacio para el crecimiento.
  10. Durante la fase estacionaria, la población crece lentamente o deja de crecer debido a la disminución de alimentos, el aumento de los desechos y la falta de espacio.
  11. Durante la fase de muerte (declive), la población muere exponencialmente por la acumulación de productos de desecho.

Añadiendo función al genoma de África Salmonela Typhimurium ST313 cepa D23580

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Dirección actual: Departamento de Biología Celular y Molecular, Universidad de Uppsala, Uppsala, Suecia

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Affiliations Institute of Infection and Global Health, University of Liverpool, Liverpool, Reino Unido, Programa de Investigación Clínica Malawi-Liverpool-Wellcome Trust, Facultad de Medicina de la Universidad de Malawi, Malawi, África Central

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Contenido

Los medios de crecimiento más comunes para los microorganismos son los caldos nutritivos (medio nutritivo líquido) o el medio de caldo de lisogenia. Los medios líquidos a menudo se mezclan con agar y se vierten a través de un dispensador de medios estériles en placas de Petri para solidificar. Estas placas de agar proporcionan un medio sólido en el que se pueden cultivar microbios. Permanecen sólidos, ya que muy pocas bacterias pueden descomponer el agar (con la excepción de algunas especies de los géneros: Cytophaga, Flavobacterium, Bacilo, Pseudomonas, y Alcaligenes). Las bacterias que crecen en cultivos líquidos a menudo forman suspensiones coloidales. [4] [5]

La diferencia entre los medios de crecimiento utilizados para el cultivo celular y los utilizados para el cultivo microbiológico es que las células derivadas de organismos completos y cultivadas en cultivo a menudo no pueden crecer sin la adición de, por ejemplo, hormonas o factores de crecimiento que suelen ocurrir. en vivo. [6] En el caso de las células animales, esta dificultad a menudo se resuelve mediante la adición de suero sanguíneo o un reemplazo de suero sintético al medio. En el caso de los microorganismos, no existen tales limitaciones, ya que a menudo son organismos unicelulares. Otra diferencia importante es que las células animales en cultivo a menudo se cultivan en una superficie plana a la que se adhieren, y el medio se proporciona en forma líquida, que cubre las células. Por el contrario, bacterias como Escherichia coli se puede cultivar en medios sólidos o líquidos.

Una distinción importante entre los tipos de medios de crecimiento es la de medios definidos frente a medios no definidos. [1] Un medio definido tendrá cantidades conocidas de todos los ingredientes. Para los microorganismos, consisten en aportar oligoelementos y vitaminas requeridos por el microbio y fuentes de carbono y nitrógeno especialmente definidas. A menudo se utilizan glucosa o glicerol como fuentes de carbono y sales de amonio o nitratos como fuentes de nitrógeno inorgánico. Un medio indefinido tiene algunos ingredientes complejos, como el extracto de levadura o el hidrolizado de caseína, que consisten en una mezcla de muchas especies químicas en proporciones desconocidas. A veces, los medios no definidos se eligen en función del precio y, a veces, por necesidad; algunos microorganismos nunca se han cultivado en medios definidos.

Un buen ejemplo de medio de cultivo es el mosto que se utiliza para hacer cerveza. El mosto contiene todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de la levadura y, en condiciones anaeróbicas, se produce alcohol. Cuando se completa el proceso de fermentación, la combinación de microbios medianos y latentes, ahora cerveza, está lista para el consumo. Los principales tipos son

  • medios culturales
  • medios mínimos
  • medios selectivos
  • medios diferenciales
  • medios de transporte
  • medios indicadores

Medios de cultivo Editar

Los medios de cultivo contienen todos los elementos que la mayoría de las bacterias necesitan para su crecimiento y no son selectivos, por lo que se utilizan para el cultivo y mantenimiento general de las bacterias que se conservan en las colecciones de cultivos de laboratorio.

Un medio indefinido (también conocido como medio basal o complejo) contiene:

  • una fuente de carbono como la glucosa
  • agua
  • varias sales
  • una fuente de aminoácidos y nitrógeno (por ejemplo, carne de res, extracto de levadura)

Este es un medio indefinido porque la fuente de aminoácidos contiene una variedad de compuestos cuya composición exacta se desconoce.

Un medio definido (también conocido como medio químicamente definido o medio sintético) es un medio en el que

Ejemplos de medios nutritivos:

Edición de medios mínimos

Un medio definido que tiene suficientes ingredientes para apoyar el crecimiento se denomina "medio mínimo". La cantidad de ingredientes que se deben agregar a un medio mínimo varía enormemente según el microorganismo que se esté cultivando. [7] Los medios mínimos son aquellos que contienen los nutrientes mínimos posibles para el crecimiento de colonias, generalmente sin la presencia de aminoácidos, y los microbiólogos y genetistas los utilizan a menudo para cultivar microorganismos "de tipo salvaje". También se pueden usar medios mínimos para seleccionar a favor o en contra de recombinantes o exconjugantes.

El medio mínimo normalmente contiene:

  • una fuente de carbono, que puede ser un azúcar como la glucosa o una fuente menos rica en energía como el succinato
  • Varias sales, que pueden variar entre las especies de bacterias y las condiciones de crecimiento, estas generalmente proporcionan elementos esenciales como magnesio, nitrógeno, fósforo y azufre para permitir que las bacterias sinteticen proteínas y ácidos nucleicos.
  • agua

Los medios mínimos suplementarios son medios mínimos que también contienen un solo agente seleccionado, generalmente un aminoácido o un azúcar. Esta suplementación permite el cultivo de líneas específicas de recombinantes auxotróficos.


Categoría: Biología PreAP

1. Las moléculas con un extremo ligeramente negativo y un extremo ligeramente positivo se denominan ___________________ _____________________________.

2. Un monómero de proteína se llama __________________ __________________.

3. Una fuerza de atracción entre partículas similares se llama ___________________________.

4. Las moléculas orgánicas que catalizan reacciones en los sistemas vivos son ______________________.

5. El compuesto que se encuentra en los seres vivos que suministra la energía en uno de sus enlaces químicos directamente a las células es ______________________.

6. Las enzimas reducen la energía de activación ___________ a los enlaces ____________________ y ​​______________________ dentro de ________________________.

7. Los monómeros que forman los ácidos nucleicos se denominan __________________________.

8. El tipo de atracción que mantiene unidas dos moléculas de agua se llama __________________________ __________________________.

9. El intercambio de tres pares de electrones se llama ___________________ _____________.

10. El bloque de construcción estructural que determina las características de un compuesto se llama _____________________________ _______________________.

11. Los compuestos de carbono grandes se forman a partir de moléculas más pequeñas llamadas ______________________________.

12. ¿Cuál es el tipo de reacción que forma moléculas grandes a partir de pequeñas? _________________________________ _____________________________.

13. ¿Qué tipo de reacción rompe las moléculas grandes en pequeñas? _______________________

14. ¿Cuál es el subproducto de una reacción de condensación? __________________________

15. La fuerza de atracción entre partículas diferentes se llama ____________________________.

16. Un compuesto que se almacena como glucógeno en animales y como almidón en plantas es ____________________________________.

17. Los lípidos son buenas moléculas de almacenamiento de energía porque tienen muchos enlaces _________________-___________________.

18. ¿Cuáles son los componentes de muchos lípidos? ________________________ ______________________

19. ¿Cuál es el monómero de muchos polisacáridos? ______________________________

20. ¿Qué tipo de reacción permite que los aminoácidos se unan? ________________________________ _____________________________.

21. Los ácidos nucleicos funcionan principalmente para transportar __________________________ ____________________ y ​​_____________________ ______________________.

22. Tiende a no reaccionar con el agua, & # 8220Water Fearing & # 8221 ________________________________

23. Atraído por las moléculas de agua, & # 8220Water Loving & # 8221 _________________________________

24. El agua se llama ___________________________ ___________________________.
DIRECCIONES: Lea el Capítulo 3, Bioquímica, y responda las preguntas a continuación de la manera más completa y completa posible. Responda la pregunta en forma de ensayo (no en forma de esquema), utilizando oraciones completas. Puede utilizar diagramas o imágenes para complementar sus respuestas, pero un diagrama o una imagen por sí solos sin una discusión adecuada es inadecuado.

1. Describe la estructura de una molécula de agua y explica cómo se distribuye la carga eléctrica sobre la molécula.

2. Describe la estructura de aminoácidos y proteínas.

3. ¿Cuáles son las diferencias estructurales entre los monosacáridos, disacáridos y polisacáridos?

4. ¿Qué es la capilaridad? Incluya la definición de Adhesión y Cohesión.

5. ¿En qué se diferencia una reacción de condensación de una reacción de hidrólisis?

6. Indique tres razones por las que el agua es un disolvente eficaz.

7. ¿Qué es un compuesto orgánico?

8. ¿Qué propiedad permite que los compuestos de carbono existan en varias formas?

9. La presencia de cuatro electrones en el nivel de energía más externo de un átomo de carbono permite
átomos de carbono para formar lo que TRES cosas.

10. Los seres vivos contienen muchas proteínas diferentes de formas y funciones muy diferentes.
¿Qué determina la forma y, por tanto, la función de una proteína en particular?

11. ¿Cómo funciona la estructura de un fosfolípido, moléculas lineales con un extremo polar y un
extremo no polar, ¿se relacionan con su función en la membrana celular?


Ver el vídeo: Técnicas Básicas de y Aislamiento de Bacterias. (Enero 2022).