PRE – INFORME CATABOLISMO Y ANABOLISMO

Objetivo General
- Comprender las características metabólicas de diferentes microorganismos en el
aprovechamiento de diferentes sustratos para llevar a cabo los procesos de
catabolismo y anabolismo en su desarrollo y supervivencia.

Objetivos Particulares

- Identificar la producción de distintos metabolitos específicos pertenecientes a

distintos procesos metabólicos.
- Analizar las condiciones específicas para el buen crecimiento de distintos organismos
de interés, correspondientes a sus capacidades metabólicas particulares.
- Observar las capacidades metabólicas que poseen los distintos organismos bajo
distintas condiciones de cultivo, pudiendo ser estos medios de cultivo mínimos o
enriquecidos.

MARCO TEÓRICO
El metabolismo es en general un conjunto de reacciones y transformaciones químicas que
ocurren al interior de la célula, bajo este concepto se tiene el catabolismo como reacciones
que generan energía o degradativas y el anabolismo como reacciones que consumen
energía y son biosintéticas; para llevar a cabo cualquiera de los dos procesos los
microorganismos necesitan tomar nutrientes del medio ambiente que sirven como sustrato
ya sea para generar energía o para la formación de otras moléculas.

En las prácticas de laboratorio estos procesos se pueden llevar a cabo mediante el

crecimiento con medios de cultivo que contengan los requerimientos nutricionales
necesarios para el desarrollo de los microorganismos.

Catabolismo
Producción de exoenzimas: El estudio del catabolismo en microorganismos se puede dar
según la producción de exoenzimas que presente o no, estas son enzimas secretadas y que
tienen lugar fuera de la célula para llevar a cabo su función; también se conocen bajo el
nombre de enzimas extracelulares, es importante que esta característica de
microorganismos, los cuales algunos tienen más desarrollada que otros, es utilizada por la
diferentes industrias.

El fundamento teórico de la producción de exoenzimas se puede entender si se tiene en

cuenta que la concentración de solutos es mayor en el medio intracelular que extracelular,
sea en el medio ambiente o en los medios de cultivo y que el paso de estos de un medio a
otro está regulado por las membranas celulares, que son semipermeables a diferentes
moléculas según su naturaleza, es aquí donde cumplen su función las exoenzimas, pues
son secretadas por la célula para degradar moléculas grandes del medio donde se
encuentran y poderlas internalizar.

En bacterios gram negativos las exoenzimas ocupan el lugar periplasmático el cual se

encuentra entre el citoplasma y la membrana celular externa, mientras que en gram
positivos estas se encuentran adheridas a la membrana citoplasmática y pueden ser
constitutivas del microorganismo si están en constante producción como inducidas como es
el caso de la práctica de laboratorio donde se aportarán los nutrientes o sustratos para su
producción.

Asimilación de sustratos: Los requerimientos nutricionales para llevar a cabo los procesos
anteriormente descritos reflejan el hábitat natural donde los microorganismos se desarrollan,
estos dependen de su composición química, fisiología, así como su capacidad para obtener
diferentes sustratos y transformarlos, según esto se puede dar una clasificación de los
mismos.
Según la fuente de energía, los bacterios pueden ser fotótrofos al usar la luz del ambiente o
quimiótrofos si la obtienen a partir de la oxidación de compuestos químicos orgánicos o
inorgánicos y según la fuente de carbonos, los bacterios pueden ser autótrofos cuando
utilizan hidratos de carbono y dióxido de carbono o heterótrofos cuando utilizan
compuestos orgánicos; bajo estos criterios se pueden identificar cuatro tipos de clases
nutricionales que se pueden describir en el siguiente cuadro.

Cuadro 1. (Rojas, 2016), clasificación nutricional según criterios de fuentes de energía y

fuente de carbono. Obtenido de:
http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/crl/Microbiologia/16P/NUTRICION_MICROBIANA.p
df

Es importante tener en cuenta que la descripción anterior no es estricta y pueden

encontrarse ciertos microorganismos con requerimientos y comportamientos que no entran
por completo en alguna de las clasificaciones descritas. Además, también son importantes
los factores de crecimiento, que son útiles en la fortificación de medios de cultivo para poder
obtener las colonias que se esperan, entre los factores de crecimiento están los
aminoácidos, vitaminas, purinas y pirimidinas, y según la necesidad o no de factores de
crecimiento se pueden encontrar bacterios prototrofos que no requieren de nada más a
parte de la fuente de carbono y los auxótrofos que sí requieren de estos factores de
crecimiento.

Por último vale la pena revisar la utilización de oxígeno ya que es un componente

fundamental para el desarrollo de cualquier célula, la mayoría de microorganismos lo
requieren sin embargo hay otros que no, bajo este criterio se puede definir en términos
generales los bacterios aerobios estrictos que requieren obligatoriamente el oxígeno para su
supervivencia, los anaerobios estrictos que no requieren del oxígeno y que de hecho su
presencia puede causar muerte celular y los facultativos, que son microorganismos que
pueden sobrevivir tanto en ambientes con oxígeno como en ausencia de este.

Medios de cultivo y Resultados

Agar SIM - Prueba SIM
Se usa para la diferenciación de enterobacterios gracias a la producción de indol por el uso
de triptófano como sustrato presente en la tripteína o peptonas del medio de cultivo, este
indol producido puede interactuar con el reactivo de Elrich o Kovac para la formación de un
complejo de tonalidad rojiza, por otra parte también se puede evaluar la producción de
sulfuro de hidrógeno gracias a su reacción con el hierro presente en el medio de cultivo lo
cual da lugar a la formación de un complejo de color negro, por último también se puede
evaluar la movilidad del microorganismo gracias a que se trata de un medio semisólido lo
cual permite su crecimiento en una zona diferente al sitio de siembra así como la turbidez
que puede aparecer en el medio.

Agar TSI - Prueba TSI

Esta es una de las pruebas en medios de cultivo más ampliamente utilizadas, es útil en la
determinación de enterobacterios también, y se basa en la producción de ácido sulfhídrico
por microorganismos que pueden fermentar hidratos de carbono. Para llevar a cabo esta
prueba es necesario la presencia de carbohidratos fermentables como la sacarosa, glucosa
y lactosa, el producto final de ácido sulhídrico reacciona con el sulfato de hierro y amonio
presentes en el medio de cultivo produciendo el sulfuro de hierro que se puede evidenciar
por su coloración negra en la muestra, por otra parte también se evalua el pH, ya que los
productos fermentables son ácidos, la presencia de estos pueden hacer virar a color
amarillo el indicador rojo de fenol que como su nombre lo dice, tiene coloración roja.

Gelatina nutritiva
Se usa para determinar la existencia de organismos proteolíticos en una muestra, hecho
que se ve evidenciado en la subsecuente licuefacción de la gelatina. Tiene un uso
importante en el análisis bacteriológico del agua. Uno de los factores principales que se usa
para determinar el microorganismo específico presente, es la tasa de licuefacción. Posee
una composición de extracto de carne 3 g/L, gelatina 120 g/L y peptona de gelatina 5 g/L.
Tanto el extracto de carne como la peptona de gelatina proveen al cultivo de nitrógeno,
vitaminas, minerales y AA´s esenciales para su buen crecimiento. Las reacciones
características resultantes son la presencia positiva (por ejemplo, Staphylococcus aureus) o
negativa de Gelatinasa (por ejemplo, Escherichia coli).

Citrato según Simmons

Con este medio de cultivo se evalúan aquellos microorganismo que utilizan citrato como
fuente de energía y carbono, estos microorganismos tendrán la característica de usar sales
de amonio como fuente de nitrógeno lo que conlleva a un aumento de pH en la muestra,
para su evaluación se utiliza el indicador de pH azul de bromotimol el cual da una tonalidad
azul si se encuentra en medio alcalino; esta coloración lo que refleja realmente es la
presencia de la enzima citrato permeasa quien es realmente quien ejerce la función de
metabolizar el citrato. Un resultado positivo es aquel que de la coloración azul y uno
negativo cuando no hay viraje de color y este permanece de color verde propio del medio de
cultivo en un principio.

Lisina Hierro Agar

Este medio de cultivo se utiliza principalmente para la diferenciación de Salmonella spp,
gracias a la observación de presencia de ácido sulfhídrico y descarboxilación y
desaminación de la lisina, para eso es importante incluir glucosa como sustrato para la
fermentación y la lisina para evaluar las enzimas descarboxilasa y desaminasa, además se
tiene un indicador de pH que es el púrpura de bromocresol, de esta manera si se lleva a
cabo la fermentación el medio tendrá un viraje a color amarillo y teniendo en cuenta que
este ambiente ácido favorece la acción enzimática que con su acción en la lisina produce
cadaverina se elevará el pH tornando esta vez la muestra a violeta. Así se podrán evaluar
los microorganismos que sean fermentadores de glucosa, los que no, así como los que
tengan actividad sobre la lisina.

Caldo Urea
Usado para la diferenciación de enterobacterias, generalmente las pertenecientes a los
géneros Shigella, Proteus y salmonella (por aplicación en muestras clínicas). Este caldo es
útil en la identificación de la utilización de urea, ya que esta era una fuente de Nitrógeno
para los microorganismos que producen ureasa. El caldo de urea posee una composición
de Fosfato dipotásico 9,5 g/L, Fosfato monopotásico 9,1 g/L, Urea 20 g/L, extracto de
levadura 0,1 g/L y rojo fenol 0,01 g/L. Para los microorganismos Klebsiella pneumoniae y
Proteus vulgaris el resultado esperado sería de Ureasa positiva, la cual puede verse por el
tono rojizo violeta oscuro que toma la muestra; para Salmonella typhimurium y Escherichia
coli sería de Ureasa negativa.

Caldo Nitrato
El caldo de nitrato, en conjunto con otros reactivos, se usa comúnmente para determinar la
utilización de Nitrato en la muestra. A su vez, se usa para confirmar la presencia de
Enterobacterias, ya que estas poseen la capacidad de usar nitratos como su aceptor de e-
final. Posee una composición de extracto de carne 5 g/L, Peptona de carne 10 g/L, Cloruro
sódico 5 g/L y Nitrato potásico 1 g/L. Para microorganismos como la Salmonella
typhimurium, Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa genera un buen crecimiento, y el
resultado esperado tiende a ser de Nitrato positivo y gas negativo (esto debido a que
algunos organismos tienen la capacidad de transformar nitrato a gas nitrógeno)

Caldo MR-VP
O medio MR-VP, es el medio de cultivo que se usa para hacer la prueba de rojo de metilo y
de Voges Proskauer. Se utiliza en la identificación de enterobacterias. Posee una
composición de Pluripeptona 7 g/L, Glucosa 5 g/L y Fosfato dipotásico 5 g/L. La
pluripeptona brinda los nutrientes que necesitan las bacterias y la glucosa es el carbohidrato
que se fermentará. El medio en su estado deshidratado es de un tono beige, uniforme; una
vez preparado, tiene una tonalidad ámbar claro, translúcido, sin precipitados.

Caldo Base ROJO DE FENOL con tubo de Durham + CARBOHIDRATO

Con este medio de cultivo se evalúa la fermentación de carbohidratos por parte de
microorganismos, en el se tiene el caldo base rojo de fenol y se adiciona un carbohidrato
específico con el fin de determinar si el microorganismo es capaz de usarlo para llevar a
cabo la fermentación, generalmente se utiliza sacarosa, lactosa, dextrosa o manitol, su
determinación se puede observar gracias al indicador de pH rojo de fenol, de esta forma en
un resultado positivo el medio virará de color y tendrá coloración amarilla lo cual indica la
disminución de pH por la formación de ácidos, en este caso también es posible observar la
presencia de gases en el tubo de Durham, mientras que un resultado negativo tendrá
coloración rojo propia del indicador lo que demuestra que no hubo cambio en el pH.

Reactivo de Kovac
Se usa en la determinación de producción bacteriana de Indol (confirmación equivale a un
resultado de indol positivo). Los microorganismo bacterianos poseen la capacidad de
romper y desaminar el triptófano, gracias a la enzima triptofanasa que poseen, lo que
genera la síntesis de Indol. Cuando existe presencia de Indol, la muestra toma un color rojo
oscuro. La producción de Indol bacteriano es una característica tomada muy en cuenta para
la identificación de organismos como la E. coli y otras enterobacterias. Para esta prueba, los
organismos deben estar en un ambiente anaeróbico y libre de glucosa, con mucho
triptófano. El reactivo de Kovac posee una composición de 4-Dimetilaminobenzaldehído 50
g/L, Ácido hidroclórico 37%(ml) 250 g/L y 1-Butanol(ml) 750 g/L.

Reactivo de Voges Proskauer

Este reactivo, se usa en pruebas en dónde se busque determinar la cualidad de un
microorganismo para fermentar glucosa, esto con producción de ácido (por la vía ácido
mixta) o también pudiendo ser con un resultados final neutro de acetoína (por la vía
butanodiólica). Podemos apreciar el resultado de esta prueba con la producción de un tono
rojizo en la muestra, lo que indica la presencia de acetoína, la cual es un producto de la
fermentación de la glucosa.

Anabolismo
También llamado bio síntesis (capacidad formadora de biomasa), se refiere a toda la
agrupación de los distintos procesos del metabolismo en general que se basan en la
construcción, estos tienen como objetivo y partiendo de distintos precursores, la síntesis de
componentes celulares, esenciales para el desarrollo de la vida.

Es un proceso basado en la síntesis de biomoléculas (de carácter orgánico) a partir de

moléculas más simples, ya sean de carácter orgánico o inorgánico, con distintos
requerimientos de energía, posee poder reductor. Generalmente se divide en dos tipos
principales; heterótrofo, en dónde las moléculas orgánicas simples, pasan a ser de mayor
complejidad (como los carbohidratos, los lípidos o las proteínas); y autótrofo, en dónde se
realiza una transformación de moléculas de carácter inorgánico a moléculas simples, como
la glucosa o los aminoácidos.

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