Presentación de PowerPoint - Gonzalez Cabeza - Mi ?· gonzÁlez cabeza 4 gonzÁlez cabeza / microbiologÍa…

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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOFACULTAD DE MEDICINA / CIENCIAS

CTEDRA DE MICROBIOLOGA

TEMA:

CRECIMIENTOMICROBIANO

Dr. Jos Gonzlez Cabeza

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CRECIMIENTO MICROBIANOEl crecimiento de clulas, microorganismos, clulas vegetales y animales, puede tener dos acepciones, una referida al incremento de la masa celular y la otra al incremento del nmero de clulas; esta ltima es la vlida desde el puinto de vista microbiolgico. A la vez, ello puede mirarse bajo dos aspectos o tipos de crecimiento reproductivo.a.- Clulas individuales o poblacin de clulas en crecimiento sincronizado para estudio del ciclo de vida celular. Procesos enlaboratorio.b.- Divisin estocstica de la poblacin, o divisin al azar.

Por tanto, la divisin celular se efecta luego de un aumento en el tamao de la clula, duplicacin del ncleo, divisin celular, divisin citoplasmtica (salva los organismos centicos) y de sta manera una clula genera a dos clulas de tamao similar, conteniendo los mismos elementos estructurales y potencialidades.

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DIVISINCELULAR

El proceso general de fisin binaria en procariotas de forma bacilar. Por simplicidad el nucleoide esta representado como un simple crculo verde.

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DIVISIN CELULAR

El anillo FtsZ y la divisin celular. (a) Cut-away view of a rod-shaped cell showing the ring of FtsZ molecules around the division plane

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DIVISIN CELULAR

Sntesis de Pared Celular de una bacteria gram positiva. (a) localizacin de la sntesis de la nueva pared celular durante la dicincelular. En cocos, la nueva sntesis de pared celular (mostrado en verde) esta localizada con un slo punto. El anillo FtsZ define el plano de la divisn celular.

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DIVISIN CELULAR Crecimiento de Pared

Bactoprenol (undecaprenolphosphate), the lipid carrier of the cell wall peptidoglycan building blocks.

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Peptidoglycan synthesis. (a) Transport of peptidoglycan precursors across the cytoplasmic membrane to the growing point of the cell wall.

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Peptidoglycan synthesis. (b) The transpeptidation reaction that leads to the final cross-linking of two peptidoglycan chains. Penicillin inhibits this reaction.

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CURVA DE CRECIMIENTOMICROBIANO

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CURVAS DE CRECIMIENTO

Es la representacin grfica del logaritmo del nmero de clulas frente al tiempo.

La curva terica sera una recta pues los microorganismos estaran creciendo constantemente pero en la prctica la curva presenta distintas fases:

Fase de Latencia (lag).- Perodo de adaptacin de un microorganismo a las nuevas condiciones medio ambientales nuevas en un nuevo medio decultivo.

Fase de Aceleracin.- Periodo donde las clulas mejor adaptadas empiezan a dividirse, por tanto poblacionalmente lo hacen gradualmente.

Fase exponencial o logartmica (log).- La poblacin se incrementa de modo regular, duplicndose a intervalos regulares de tiempo. Se considera que las clulas son fisiolgicamente iguales y el tiempo de generacin es constante.

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Fase Estacionaria o de Equilibrio.- Existe una merma en el crecimiento poblacional, esencialmente por agotamiento de nutrientes y acumulacin de productos txicos. Se considera tericamente como constantes las tasas de proliferacin y la de muerte.

Fase de Declinacin o Muerte.- El nmero de clulas que mueren es mayor que el nmero de clulas que se dividen. Se considera tericamente que la tasa de muerte es mucho mayor que la de proliferacin.

Las propiedades de un microorganismo dependern de la fase de la curva de crecimiento en que se encuentren

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CRECIMIENTO MICROBIANO

La tasa de crecimiento de un cultivo microbiano

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Mtodo para estimar el tiempo de generacin (g) del crecimiento poblacional exponencial, con tiempos de generacin de (a) 6 h y (b) 2 h de datos ploteadossobre un grfico semilogartmico. La pendiente de cada lnea es igual a 0.301/g and n igual al nmero de generaciones que han ocurrido en este tiempo, t. Todos los nmeros son expresados en notacin cientfica; esto es, 10000,000 is 1 x 107, 60000,000 is 6 x 107.

CRECIMIENTOMICROBIANO

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CRECIMIENTO MICROBIANO

Acelera

cin

Lag

Curva tpica de Crecimeinto de una Poblacin Bacteriana.

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CRECIMIENTO SINCRONICOCRECIMIENTO SINCRONICO

Informa sobre el tipo de Informa sobre el tipo de crecimiento de las distintas crecimiento de las distintas bacterias.bacterias.Cultivos en los que todos los Cultivos en los que todos los individuos de una poblaciindividuos de una poblacin n estestn en la misma etapa del n en la misma etapa del ciclo celular.ciclo celular.Para obtenerlo se puede Para obtenerlo se puede utilizar el mutilizar el mtodo de todo de HelmstetterHelmstetter--CummingsCummings..Ciertas membranas se Ciertas membranas se adhieren a las membranas de adhieren a las membranas de filtros de nitrato de celulosa filtros de nitrato de celulosa con un tamacon un tamao de poro inferior o de poro inferior a la de ellas.a la de ellas.

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones

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CULTIVO CONTINUOCULTIVO CONTINUO

PoblaciPoblacin microbiana n microbiana fase exponencial.fase exponencial.

Fermentaciones industriales Fermentaciones industriales actividad metabactividad metablica mlica mxima.xima.

Pueden hacerse funcionar como Pueden hacerse funcionar como quimiostatosquimiostatos o como o como turbidostatosturbidostatos..

QuimiostatoQuimiostato: velocidad de flujo de entrada y salida de : velocidad de flujo de entrada y salida de nutrientes se mantiene.nutrientes se mantiene.

Velocidad de crecimiento del cultivo queda ajustada a esa Velocidad de crecimiento del cultivo queda ajustada a esa velocidad de flujo.velocidad de flujo.

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones

Schematic for a continuous culture device (chemostat). In such a device, the population density is controlled by the concentration of limiting nutrient in the reservoir, and the growth rate is controlled by the flow rate. Both parameters can be set by the experimenter.

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones Relationship between nutrient concentration, growth rate (green curve), and growth yield (red curve) in a batch culture (closed system). At low nutrient concentrations both growth rate and growth yield are affected.

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones

Steady-state relationships in the chemostat. The dilution rate is determined from the flow rate and the volume of the culture vessel. Thus, with a vessel of 1000 ml and a flow rate through the vessel of 500 ml/h, the dilution rate would be 0.5 h-1. Note that at high dilution rates, growth cannot balance dilution, andthe population washes out. Note also that although the population density remains constant during steady state, the growth rate (doubling time) can vary over a wide range. Thus, the experimenter can obtain populations with widely varying growth rates without affecting population density.

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones

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DETERMINACIN DEL CRECIMIENTO BACTERIANO

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METODOSMETODOSMTODOS DIRECTOS

Recuento en placaTcnica del n mas probable

Mtodo de filtracinRecuento en cmara

Clitmetro de flujo

MTODOS INDIRECTOS

MediciMedicin de peson de pesoMMtodo analtodo analticotico

TurbidimetriaTurbidimetriaEstudio de la actividad metabEstudio de la actividad metablicalica

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METODOS DIRECTOSMETODOS DIRECTOSRECUENTRO EN PLACA.- Consiste en el plaqueo de un volmen

conocido procedente de la muestra que se analiza. El resultado es funcin de una serie de factores (como son el mtodo de muestreo) y los cultivos pueden hacerse tanto en superficie como en profundidad. Los pasos a seguir son los siguientes:Estima el nmero de clulas viables.

Se emplea placas Petri que contengan el medio de cultivo idneo para el crecimiento bacteriano.

Se siembra un volmen conocido de muestra.

Se procede a contar el nmero de colonias.

Si la cantidad de bacterias es elevada se preparan diluciones.

Se siembra un determinado volumen en la placa Petri, para luego calcular el nmero de bacterias por mililitro (expresado como UFC).

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VENTAJA:

La ventaja del mtodo de recuento en placa es su gran sensibilidad. si se utiliza un medio y unas condiciones de incubacin adecuadas, puede detectarse incluso una nica clula viva.

El recuento en placa no requiere un equipo complicado.

DESVENTAJA:

No mide el nmero total de clulas si no nicamente las viables.

Un inconveniente es que el recuento en placa es lento y tedioso y no es preciso, porque la precisin depende del recuento de un nmero elevado de colonia

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones

Two methods of performing a viable count (plate count). In either case the sample must usually be diluted before plating.

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CRECIMIENTOMICROBIANO

Estimaciones

Procedure for viable counting using serial dilutions of the sample and the pour plate method. The sterile liquid used for making dilutions can simply be water, but a balanced salt solution or growth medium may yield a higher recovery. The dilution factor is the reciprocal of the dilution. For spread plating, further dilutions may be necessary in order to spread samples of 0.1 ml.

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TTCNICA DEL NCNICA DEL NMERO MMERO MS PROBABLES PROBABLEEs un mtodo estdstico basado en series de diluciones y clculo estadstico del nmero de bacterias `presentes en las disoluciones mas altas.

Cuando mayor es la dilucin necesaria

Reducir a 0 el nmero de bacterias en una muestra

Mayor ser el nmero de bacterias en la misma.

Ventajas Tcnica fcil. / Idea general de la poblacin bacteriana. / Tambin se usa para determinar el nmero de clulas de un cultivo mixto que pueden crecer en un medio lquido. / Proporciona un 95% de posibilidades de que la poblacin bacteriana este dentro de un determinado margen.Desventajas Mtodo popular pero poco exacto.

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MMTODO DE FILTACITODO DE FILTACIN.N.Utilizados cuando el nmero de bacterias es bajo, son filtros con un poro de 0,45um que retiene las bacterias, se filtra un volumen dado y se coloca el filtro sobre una placa de medio de cultivo apropiado, donde crecern tantas colonias como bacteria hayan quedado adheridas al filtro.

Cuando la concentracin es baja y El volumen de la muestra es grande La muestra se hace pasar por un filtro cuyo poro retenga a la bacteria. Estas son transferidas a un medio de cultivo donde sern contadas las colonias.

VENTAJAS:Nos permite poder separar las bacterias del medio acuoso.DESVENTAJAS:Hay la posibilidad de que no todas las bacterias se queden en elfiltro o sean transferidas.

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MMTODO DE FILTACITODO DE FILTACIN.N.

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RECUENTO EN CRECUENTO EN CMARAMARA

Se puede utilizar diversos tipos de cmaras. En general se conoce el volumen exacto del liquido que queda atrapado en el lugar donde se realiza el recuento, que se cuenta un nmero variable de estos cuadrados y se extrapola la media al nmero de microorganismo por mililitro.

VENTAJAS:

Cuando se cuenta por cuadrados evitaremos confundirnos.

DESVENTAJAS:No puede medir bacterias mviles.No distingue las clulas vivas de las muertas.Es impreciso.

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones

Direct microscopic counting procedure using the Petroff-Hausser counting chamber

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CITOMETRO DE FLUJO.CITOMETRO DE FLUJO.

Mtodo basado en hacer pasar una a una las clulas de una suspensin por un sistema de deteccin, este sistema puede contener un detector capaza de medir diferentes parmetros lo que permite identificar las bacterias durante su paso por el detector.

VENTAJA.- Es un sistema automatizado y rpido.

DESVENTAJA.- Esta tcnica sigue sin distinguir entre bacteria viables y no viables.

Mediante un contador automtico de bacterias CONTADOR COUNTER Mide la diferencia de conductividad al pasar una bacteria por un orificio estrecho conectado a dos electrodos.

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METODOS INDIRECTOSMETODOS INDIRECTOS

MEDICIN DE PESOPESO HMEDO UUtiliza una altiliza una alcuota del medio cuota del medio CentrifugCentrifugndolo ndolo Pesando el sedimento. MPesando el sedimento. Mtodo inexacto. todo inexacto. Es fcil de maniobrar.PESO SECO LiofilizaciLiofilizacin. Sen. Se deben emplear balanzas muy exactas; un miligramo supone una desviacin en el nmero de bacterias

MTODOS ANALTICOSComponentes de la bacteria Componentes de la bacteria NitrNitrgeno total, protegeno total, protenas totales nas totales o ADN. o ADN. Se consiguen medidas muy precisas. Desventaja: Algunas bacterias presentan deficiencia en la conformacin las molculas de ADN.

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TURBIDIMETRIAEstima la turbidez de una suspensin bacteriana mediante:A) Fotmetro o Espectrofotmetro: Mide la luz transmitida = La disminucin de esta luz es proporcional a la concentracin de microorganismos.B) Nefelmetro: Mide la luz dispersa. = A mayor dispersin mayor concentracin microbiana.VENTAJAS.- Es ms exacta y precisa, ya que se basa de aspectos fsicos y qumicos de las bacterias. / Es un mtodo de recuento automatizado que da resultados con clculos matemticos.DESVENTAJAS:La presencia de precipitados u otras sustancias producidas por las bacterias puede aumentar la turbidez. / El mtodo presenta el problema de que no puede medir bacterias mviles. / No distingue clulas vivas de muertas. / Es impreciso si el nmero de microorganismo es escaso. / Es lento y subjetivo.

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones

Turbidity measurements of microbial growth. (b) Typical growth curve data obtained in Klett units or optical density (OD) for two organisms growing at different growth rates. For practice, calculate the generation time (g) of the two cultures using the formula n = 3.3 (log N log N0) where N and N0 are two different Klett values taken between a time interval t. Which organism is growing faster, A or B? (c) Relationship between cell number or dry weight and turbidity readings. Note that the one-to-one correspondence between these relationships breaks down at high turbidities.

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CRECIMIENTO MICROBIANO Estimaciones

Turbidity measurements of microbial growth. (a) Measurements of turbidity are made in a spectrophotometer or photometer. The photocell measures incident light unscattered by cells in suspension and gives readings in optical density or photometer units.

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ESTUDIO DE LA ACTIVIDAD METABLICA

Puede realizarse de diversas formas, entre las que destacan: Determinacin de un proceso metablico natural. Evaluacin de una sustancia catablica radioactiva a partir de un sustrato marcado. Deteccin de la perdida de un compuesto persistente. Asimilacin de un producto que por la accin de enzimas bacterianas determina la aparicin de un compuesto cromgeno o fluorescente.

VENTAJA Tambin se emplea para estudiar propiedades bioqumicas bacterianas.

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FACTORES QUE AFECTAN EL CRECIMIENTO MICROBIANO

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TEMPERATURA

Effect of temperature on growth rate and the molecular consequences for the cell. The three cardinal temperatures vary by organism.

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TEMPERATURA. Influye m. Influye ms en el crecimiento de los s en el crecimiento de los microorganismos. Cada microorganismo tiene una microorganismos. Cada microorganismo tiene una temperatura mtemperatura mnima, nima, ptima (+ cerca de la temperatura ptima (+ cerca de la temperatura mmxima) y mxima) y mxima de crecimiento.xima de crecimiento.

PsicrPsicrfilosfilos: Temperatura : Temperatura ptima baja (ptima baja (PseudomonasPseudomonas, , FlavobacteriumFlavobacterium, , AlcaligenesAlcaligenes).).

MesMesfilosfilos: Temperatura : Temperatura ptima normal (la mayor parte de ptima normal (la mayor parte de los organismos).los organismos).

TermTermfilosfilos: Temperatura : Temperatura ptima alta (microorganismos ptima alta (microorganismos aislados de aislados de reas volcreas volcnicas).nicas).

TermTermfilosfilos extremosextremos: Temperatura : Temperatura ptima muy alta ptima muy alta ((ThermococcusThermococcus celerceler 103103 C)C)

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Relation of temperature to growth rates of a typical psychrophile, a typical mesophile, a typical thermophile, and two different hyperthermophiles. The temperature optima of the example organisms are shown on the graph.

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TEMPERATURA

Growth of hyperthermophiles in boiling water. (a) Boulder Spring, a small boiling spring in Yellowstone National Park. This spring is superheated, having a temperature 12C above the boiling point. The mineral deposits around the spring consists mainly of silica and sulfur.

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Growth of hyperthermophiles in boiling water. (b) Photomicrograph of a microcolony of prokaryotes that developed on a microscope slide immersed in a boiling spring such as that shown in (a).

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pH

Microorganismos cambian el Microorganismos cambian el pHpH al crecer se debe al crecer se debe aaadir un tampadir un tampn en el medio para mantener el n en el medio para mantener el pHpHconstante.constante.

Para Para pHpH neutros se utiliza el tampneutros se utiliza el tampn fosfato. n fosfato. pHpH de de ambientes naturales oscila ambientes naturales oscila 5 y 9.5 y 9.

AcidAcidfilosfilos crecen a crecen a pHpH inferiores a 5 (inferiores a 5 (ThiobacillusThiobacilluspHpH: 0,5).: 0,5).AlcalinAlcalinfilosfilos crecen a crecen a pHpH superiores a 9 (superiores a 9 (BacillusBacilluspHpH: 11).: 11).

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CRECIMIENTOMICROBIANO Factores

The pH scale. Note that although some microorganisms can live at very low or very high pH, the cells internal pH remains near neutrality

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HALFILOS: : Microorganismos que viven en altas concentraciones de Microorganismos que viven en altas concentraciones de sales.sales.

OSMFILOS::Microorganismos que viven en altas concentraciones de Microorganismos que viven en altas concentraciones de azazcares.cares.

XERFILOS::Microorganismos que viven en ambientes secos.Microorganismos que viven en ambientes secos.

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Effect of sodium ion concentration on growth of microorganisms of different salt tolerances or requirements. The optimum NaClconcentration for marine microorganisms such as V. fischeri is about 3%; for extreme halophiles, it is between 15 and 30%, depending on the organism

CRECIMIENTO MICROBIANO Factores

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Structures of some common compatible solutes in microorganisms. The structures of glutamate and proline, other common solutes, were shown in Figure 3.12. The formal name of ectoine is 1,4,5,6-tetrahydro-2-methyl-4-pyrimidine carboxylate. Note that all the compounds shown here are very polar (water soluble) molecules.

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Structures of some common compatible solutes in microorganisms. The structures of glutamate and proline, other common solutes, were shown in Figure 3.12. Note that all the compounds shown here are very polar (water soluble) molecules

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OXIGENO

Aerobic, anaerobic, facultative, microaerophilic, and aerotolerantanaerobe growth, as revealed by the position of microbial colonies (depicted here as black dots) within tubes of thioglycolate broth culture medium. A small amount of agar has been added to keep the liquid from becoming disturbed and the redox dye, resazurin, which is pink when oxidized and colorless when reduced, is added as a redox indicator. (a) Oxygen penetrates only a short distance into the tube, so obligate aerobes grow only at the surface. (b) Anaerobes, being sensitive to oxygen, grow only away from the surface. (c) Facultative aerobes are able to grow in either the presence or the absence of oxygen and thus grow throughout the tube. However, better growth occurs near thesurface because these organisms can respire. (d) Microaerophiles grow away from the most oxic zone. (e) Aerotolerant anaerobes grow throughout the tube. However, growth is no better near the surface because these organisms can only ferment.

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(a) AEROBIOS(b) ANAEROBIOS(c) AEROBIOS

FACULTATIVOS(d) MICROAEROFILOS(e) ANAEROBIOS

AEROTOLERANTES(Ver leyenda anterior)

OXIGENO

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OXIGENO

AEROBIOSObligados Requieren O2 para crecer (21%).Facultativos No requieren pero crecen mejor en presencia de O2.

MICRAERFILOSRequieren pero a niveles ms bajos que los atmosfricos (1-15%).

ANAEROBIOSAerotolerantes No requieren y crecen peor cuando el O2est presente.Obligados La presencia de O2 es letal.

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CRECIMIENTOMICROBIANO Factores

Incubation under anoxic conditions. (a) Anoxic jar. A chemical reaction in the envelope in the jar generates H2+ CO2. The H2 reacts with O2 in the jar on the surface of a palladium catalyst to yield H2O; the final atmosphere contains N2, H2, and CO2.

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POTENCIAL DE AGUA

POTENCIAL DE AGUA (aw) Requerimientos de Requerimientos de agua para realizar actividades metabagua para realizar actividades metablicas.licas.

Valores de 0 a 1.Valores de 0 a 1.

El El awaw del Hdel H22O pura es 1.O pura es 1.

El El awaw de los frutos secos es 0,7. de los frutos secos es 0,7.

El El awaw de los campos de cultivo se sitde los campos de cultivo se sita entre 0,9 y 1,0a entre 0,9 y 1,0

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Four-electron reduction of O2 to water by stepwise addition of electrons. All the intermediates formed are reactive and

toxic to cells except for water, of course.

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Enzymes that destroy toxic oxygen species. (a) Catalases and (b) peroxidases are porphyrin-containing proteins, although some flavoproteinsmay consume toxic oxygen species as well. (c) Superoxide dismutases are metal-containing proteins, the metals being copper and zinc, manganese, or iron. (d) Combined reaction of superoxide dismutase and catalase. (e) Superoxidereductase catalyzes the one electron reduction of O2- to H2O2 using reduced cytochrome c as the electron donor.

CURVA DE CRECIMIENTOMICROBIANO