Nutrición Bacteriana

Por Quistián García Hylary

La nutrición es el proceso por el que los seres vivos toman del medio donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. Dichas sustancias se denominan nutrientes, y se requieren para los dos objetivos que comprende el metabolismo:

*Catabolismo: reacciones de mantenimiento

*Anabolismo: reacciones plásticas

Antes de hablar de la nutrición bacteriana es importante hablar de las clasificaciones de los tipos de nutrición:

a) Desde el punto de vista de aprovisionamiento de energía:

            -Litótrofas: solo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH₂, SO, NH₃, NO₂^-, Fe, etc.)

            -Organotrofas: requieren compuestos orgánicos.

b) Desde el punto de vista biosintético:

            -Autótrofas: sintetizan sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas.

            -Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica.

            -Autótrofas estrictas: son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de Carbono.

            -Mixótrofas: son aquellas bacterias con metabolismo energético litótrofo, pero que requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su metabolismo biosintético.

 Sean autótrofas o heterótrofas, todas las bacterias necesitan captar una serie de elementos químicos, que se pueden clasificar como:

*Macronutrientes: C, H, O, N, P, S, K, Mg.

*Micronutrientes: o elementos traza Co, Cu, Zn, Mo….

A su vez los nutrientes se clasificas en:

UNIVERSALES

El agua. Las bacterias necesitan grandes cantidades de agua, desde el punto de vista de sus posibles papeles, el agua es:

-El principal constituyente del protoplasto bacteriano.

-El medio universal donde ocurren las reacciones biológicas.

-Un reactante en exceso.

Las fuentes de agua pueden ser:

-Endógena: procedente de procesos oxido-reducción

-Exógena: procedente del medio.

La disponibilidad de agua se mide por un parámetro potencial de agua, y este se expresa como: aW= PS/PW.

Donde PS es la presión parcial de agua en la solución problema y PW es la presión parcial de vapor del agua destilada. Las bacterias tienen valores de aW normalmente entre 0.90 y 0.99.

El Anhídrido Carbónico (CO₂) es requerido por todo tipo de bacterias. Normalmente las bacterias crecen a la concentración de CO₂ atmosférico (0.03%), pero algunas bacterias cuando se aíslan por primera vez, requieren de atmosferas enriquecidas con 5-10% de CO₂. Ello parece deberse a que poseen alguna enzima con baja afinidad hacia el CO₂, sin embargo, tras varios sub-cultivos, suelen adaptarse a crecer a tensiones normales.

El Fósforo suele requerirse en forma de fosfatos, sean orgánicos o inorgánicos. Se usa principalmente para la síntesis de los ácidos nucleicos y los fosfolípidos, pero aparece también en coenzimas y proteínas.

Las sales minerales son la fuente de aniones y cationes para la célula. Los cationes de K⁺, Mg⁺⁺, Ca⁺⁺, Fe⁺⁺, se necesitan en cantidades relativamente grandes.

El Potasio interviene en la activación de una variedad de enzimas. En bacterias Gram-Positivas está asociado con ácidos teicoicos de la pared.

El Magnesio estabiliza los ribosomas, membranas y ácidos nucleicos.

El Calcio es un coe-factor de ciertas enzimas.

El Hierro participa en muchas moléculas implicadas en la respiración.

Las bacterias también necesitan minúsculas cantidades de otros elementos, a los que también se les denomina micronutrientes  elementos traza, tales como el Manganeso, Cobalto, Zinc, Molibdeno y el Níquel.

PARTICULARES

Se trata de aquellos elementos que pueden ser cubiertos (de cierta forma) de un modo muy distinto, dependiendo del tipo de bacteria que se considere. Concretamente los elementos N y S (que requieren todos los seres vivos) pueden ser captados por las bacterias de modos muy distintos, dependiendo de sus capacidades biosintéticas.

Por Ramírez Hernández Jessica

Cualquier ser vivo, por su actividad vital (crecimiento, mantenimiento y reproducción) requiere continuos aportes de energía para reponer las pérdidas y, para que todo el sistema pueda funcionar. La nutrición es el proceso por el que los seres vivos toman del medio donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. Dichas sustancias se denominan nutrientes, y se requieren para los dos objetivos que comprende el metabolismo:

• Fines energéticos o catabolismo (reacciones de mantenimiento)

• Fines biosintéticos o anabolismo (reacciones plásticas).

Las biosíntesis de nuevos componentes celulares son procesos que requieren energía procedente del medio ambiente. Anteriormente señalamos los principales modos de captación y obtención de energía existentes en las bacterias.

El estudio de la nutrición microbiana se puede desglosar en varios apartados: así, podemos considerar los tipos de nutrientes requeridos, los aspectos cuantitativos, e incluso podemos abordar los aspectos ambientales (en cuyo caso entramos dentro del campo de la Ecofisiología). Igualmente podemos estudiar la aplicación práctica de la nutrición bacteriana, que se plasma sobre todo en el diseño de medios de cultivo para manejar los microorganismos en el laboratorio.

Es importante tener claros desde el principio una serie de conceptos y nomenclaturas relacionados con los principales tipos de nutrición bacteriana. Puesto que, como acabamos de ver, la nutrición presenta un aspecto de aprovisionamiento de energía y otro de suministro de materiales para la síntesis celular, podemos hablar de dos "clasificaciones" de tipos de nutrición:

Desde el punto de vista de los fines de aprovisionamiento de energía, las bacterias se pueden dividir en:

• Litotrofas (del griego lithos = piedra): son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 , S0, NH3, NO2-, Fe, etc.).

• Organotrofas: requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, ......).

Desde el punto de vista biosintético (o sea, para sus necesidades plásticas o de crecimiento), las bacterias se pueden dividir en:

• Autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas. Ahora bien, habitualmente el concepto de autotrofía se limita a la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono, a saber, el CO2.

• Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica).

Otros conceptos:

            • Autótrofas estrictas: son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de carbono.

            • Mixótrofas son aquellas bacterias con metabolismo energético litótrofo, pero requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su metabolismo biosintético.

Sean autótrofas o heterótrofas, todas las bacterias necesitan captar una serie de elementos químicos, que se pueden clasificar (según las cantidades en que son requeridos) como

            • Macronutrientes (C, H, O, N, P, S, K, Mg)

            • Micronutrientes o elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo...)

En la naturaleza, estos elementos se encuentran combinados, formando parte de sustancias orgánicas y/o inorgánicas. Algunos de los nutrientes serán incorporados para construir macromoléculas y estructuras celulares; otros solo sirven para la producción de energía, y no se incorporan directamente como material celular; finalmente, otros pueden ejercer ambos papeles.

El mundo bacteriano, como conjunto, exhibe una gigantesca versatilidad metabólica de uso de nutrientes: desde autótrofos que obtienen su carbono por reducción del CO2 y los demás elementos a partir de fuentes igualmente inorgánicas, hasta heterótrofos capaces de usar amplia gama de fuentes orgánicas de carbono.

A su vez, dentro de los heterótrofos, podemos encontrar muchos tipos de nutrición muy distintos, desde bacterias metilotrofas que sólo usan metano o metanol como fuente de carbono y energía, hasta los muy versátiles Pseudomonas, que pueden recurrir a degradar más de 100 tipos de fuentes de C, incluyendo sustancias tan "exóticas" como hidrocarburos alifáticos y cíclicos. De cualquier modo, entre los heterótrofos, una de las fuentes más típicas de carbono consiste en glucosa.

En los heterótrofos- organotrofos, los sustratos carbonados (con un nivel de oxidación no muy distinto del material celular -CH2O-) entran simultáneamente al:

            • Metabolismo energético (o catabolismo, donde la fuente de C se transforma en CO2, o en CO2 junto con otras sustancias no totalmente oxidadas);

            • Metabolismo plástico (anabolismo = biosíntesis de nuevo material celular).

Aunque dentro del mundo de los procariotas se encuentre tanta variedad de nutriciones, las bacterias que pueden nutrirse solamente de sustancias inorgánicas sencillas (H2O, CO2, N2, NO3--, NH3, SO4=, fosfatos, etc.) son minoría, pero sus procesos metabólicos son muy interesantes. De hecho, existen tipos metabólicos que sólo han evolucionado en procariotas.

Como paradigma de esto citaremos los microorganismos quimioautótrofos (o quimiolitoautótrofos): obtienen su energía de la oxidación de sustancias inorgánicas sencillas, el carbono procede del CO2, y el resto de elementos a partir de sales inorgánicas, por lo que pueden vivir en soluciones de sales minerales.

Lo habitual, sin embargo, es que muchas bacterias recurran, siempre que puedan, a tomar de los medios ciertos compuestos más complejos, ya que carecen de ciertas rutas biosintéticas.

CLASES DE NUTRIENTES

• Podemos clasificar los nutrientes en las siguientes categorías:

• Universales: agua, CO2, fosfatos y sales minerales;

• Particulares

• Factores de crecimiento

Por Ramos Franco Michelle

La nutrición de todos los organismos implica el aprovisionamiento de energía para llevar a cabo las relaciones metabólicas y el suministro de materiales para la síntesis celular.

La nutrición es el proceso por el que los seres vivos tomas del medio donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. Dichas sustancias se denominan nutrientes y se requieren para los dos objetivos que componen el metabolismo. Anabolismo: reacciones de síntesis.

Catabolismo: degradación de compuestos orgánicos.

Existen dos grupos principales de enzimas:

Como las bacterias pueden crecer en diferentes ambientes con cambios de pH. Las enzimas bacterianas son diferentes a las demás estas se dividen en 2 grupos:

Enzimas constitutivas: son producidas por las células independientemente del medio ambiente en el que se desarrolla.

Enzimas adoptivas: se producen cuando las células las necesita, es decir, dependen del medio ambiente del que crecen.

Por Rangel Osorio Hugo

Cualquier ser vivo, por su actividad vital (crecimiento, mantenimiento y reproducción) requiere continuos aportes de energía para reponer las pérdidas y, para que todo el sistema pueda funcionar. La nutrición es el proceso por el que los seres vivos toman del medio donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. Dichas sustancias se denominan nutrientes, y se requieren para los dos objetivos que comprende el metabolismo:

• fines energéticos o catabolismo (reacciones de mantenimiento)
• fines biosintéticos o anabolismo (reacciones plásticas ).

Desde el punto de vista de los fines de aprovisionamiento de energía, las bacterias se pueden dividir en:

litógrafas (del griego lithos = piedra): son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 , S0, NH3, NO2-, Fe, etc.).

Organotrofas: requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, ......).

Desde el punto de vista biosintético (o sea, para sus necesidades plásticas o de crecimiento), las bacterias se pueden dividir en:

Autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas. Ahora bien, habitualmente el concepto de autotrofía se limita a la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono, a saber, el CO2.

Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica).

Otros conceptos:

Autótrofas estrictas: son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de carbono.

Mixótrofas: son aquellas bacterias con metabolismo energético litótrofo, pero requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su metabolismo biosintético.

Sean autótrofas o heterótrofas, todas las bacterias necesitan captar una serie de elementos químicos, que se pueden clasificar (según las cantidades en que son requeridos) como         

• macronutrientes (C, H, O, N, P, S, K, Mg)
• micronutrientes o elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo...)

El agua

Las bacterias necesitan grandes cantidades de agua. De hecho, salvo excepciones, se pueden considerar como organismos acuáticos. Requieren cierto grado de humedad para crecer. Desde el punto de vista de sus posibles papeles, el agua es:

• el principal constituyente del protoplasto bacteriano;
• el medio universal donde ocurren las reacciones biológicas;
• un reactante en exceso (es decir, un producto resultante de algunas reacciones bioquímicas).

Las fuentes de agua pueden ser:

• endógena: procedente de procesos de oxido-reducción;
• exógena (la más importante): procedente del medio, y que difunde a través de las membranas.

Ahora bien, no toda el agua de un ambiente está disponible para la bacteria:

• Existen determinadas sustancias y superficies que absorben y adsorben (respectivamente), de modo más o menos intenso, moléculas de agua, dejándolas inasequibles a la bacteria.
• Los solutos disueltos en agua (p. ej. , sales, azúcares) tienen afinidad por las moléculas de H2O que los rodean, por lo que éstas tampoco estarán a disposición del microorganismo.

NUTRIENTES PARTICULARES

Se trata de elementos que pueden ser cubiertos de modo muy distinto, dependiendo del tipo de bacteria que consideremos. Concretamente, los elementos N y S (que requieren todos los seres vivos) pueden ser captados por las bacterias de modos muy distintos, dependiendo de sus capacidades biosintéticas.

FACTORES DE CRECIMIENTO

Los factores de crecimiento son moléculas orgánicas específicas que, en muy pequeña cantidad, algunas bacterias necesitan para crecer. Salvo excepciones no tienen función plástica (no son sillares de macromoléculas) ni sirven como fuente de energía. Suelen ser coenzimas o sus precursores, vitaminas, que determinadas bacterias no pueden fabricar por sí mismas, al carecer de parte o toda de una ruta biosintética.

Ejemplos:

• las bacterias del género Brucella requieren como factores de crecimiento en sus medios de cultivo la biotina, niacina, tiamina y ácido pantoténico.
• Haemophilus necesita suplementos de grupos hemo y  piridín-nucleótidos.
• En la siguiente tabla se muestran algunas de las vitaminas y cofactores requeridos por algunas bacterias:

Por Rascón Castrejón Lizeth

La nutrición de todos los organismos implica el aprovisionamiento de energía para llevar a cabo las reacciones metabólicas, y el suministro de materiales para la síntesis celular.

En la nutrición heterótrofa, las reacciones catabólicas representan la forma de aprovisionamiento de energía, para lo cual es necesario que exista alguna molécula donadora de electrones para los procesos de producción energética, ya sea la fermentación o la respiración, esta última aerobia o anaerobia. Pero además, estos mismos nutrientes son los utilizados para los procesos de biosíntesis.

En la nutrición autótrofa existe la fotosíntesis (quimiosíntesis), durante el cual el organismo fabrica sus propias moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas sencillas. Además, la energía se obtiene de dos fuentes diferentes: la energía solar o las reacciones químicas.

1)      Si la energía procede de radiaciones: bacterias fototrofas, pueden ser:

-Fotolitotrofas: captan energía lumínica en presencia de sustancias inorgánicas.

-Fotoorganotrofas: captan energía lumínica con requerimiento de sustancias orgánicas.

2)      Si la energía se desprende a partir de moléculas químicas en reacciones biológicas de óxido-reducción: bacterias quimiotrofas, que a su vez pueden ser:

-Quimiolitotrofas: captación de energía química a partir de sustancias inorgánicas.

-Quimiorganotrofos: captación de energía química a partir de sustancias orgánicas.

-Organotrofas: requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes...).Bioquímica de los seres vivos

-Autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas.

-Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica

Por Reyes Marcial Diego

La nutrición es el proceso por el que los seres vivos toman del medio donde habitan las sustancias químicas que necesitan para crecer. Dichas sustancias se denominan nutrientes, y se requieren para dos objetivos: fines energéticos (reacciones de mantenimiento) y fines biosinteticas (reacciones plásticas o anabolismo).

Clasificaciones de tipos de nutrición:

Desde el punto de vista de los fines de aprovisionamiento de energía, las bacterias se pueden dividir en:

• Litotrofas: son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 S0, NH3, NO2-, Fe, etc.).

• Organotrofas: requieren compuestos orgánicos (H.de C, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes...).

Desde el punto de vista biosintético (o sea, para sus necesidades plásticas o de crecimiento), las bacterias se pueden dividir en:

• Autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas Es un concepto que se limita a la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono, el CO2.

• Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica).

• Autótrofas estrictas son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de carbono

• Mixotrofas son aquellas bacterias con metabolismo energético litotrofo (obtienen energía de compuestos inorgánicos), pero requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su metabolismo biosintético.

Por Ríos Palacios Selene

Si consideramos la nutrición de los procariotas, encontramos todas las posibilidades presentes en los seres vivos. No en vano las bacterias son los primeros organismos presentes en la Tierra y en los miles de millones de años que llevan evolucionando se han adaptado a todos los medios y formas de nutrición posibles.

Heterótrofos

La mayoría de las células procariotas son heterótrofas. Es decir, consiguen su alimento incorporando materia orgánica formada por otros seres vivos. De ellas, la mayor parte son saprobios, lo que significa  que se alimentan de materia orgánica muerta y  de esta forma contribuyen a reciclar la materia en los ecosistemas.

Hay bacterias heterótrofas que viven asociadas a otros organismos, con provecho mutuo, serían por lo tanto simbióticas. Un ejemplo claro es Escherichia coli, bacteria que vive en el tracto intestinal humano. Muchos herbívoros pueden aprovechar la celulosa gracias a la flora microbiana de sus tubos digestivos que contienen la enzima celulasa.

Autótrofos quimiosintéticos.

La quimiosíntesis es la formación de materia orgánica a partir de materia inorgánica utilizando la energía producida en reacciones químicas. Las rutas metabólicas son semejantes a las de la fotosíntesis.

En este grupo se incluyen bacterias fundamentales en la ecología de los ciclos biogeoquímicos del nitrógeno, del azufre y del hierro.

Autótrofos fotosintéticos.

Tienen unos colores característicos debidos a los pigmentos con los que captan la luz. Hay dos grandes grupos:

Las más abundantes son las Cianobacterias células aeróbicas con el mismo tipo de clorofila que los cloroplastos de las plantas superiores.

Las llamadas bacterias verdes y las púrpuras contienen otro pigmento dife­rente, la bacterioclorofíla, con la que aprovechan la energía luminosa. En ambos grupos, las llamadas sulfúreas utilizan compuestos de azufre reducido como donadores de electrones para los procesos biosintéticos.