Requerimientos Nutricionales y Clasificación Metabólica de Microorganismos

Fundamentos de la Nutrición Microbiana

La nutrición cumple una doble función: energética (mantenimiento celular) y biosintética (anabolismo y síntesis de nuevo material).

Clasificación por Aprovisionamiento de Energía (E)

• LITÓTROFAS: Requieren sustancias inorgánicas sencillas (H₂S, NH₃, NO₂⁻).
• ORGANÓTROFAS: Requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, proteínas, lípidos, alcoholes).

Clasificación por Suministro de Material (Fuente de Carbono)

• AUTÓTROFAS: Crecen usando su material a partir de sustancias inorgánicas sencillas. Son capaces de utilizar fuentes inorgánicas de carbono, principalmente el CO₂.
• HETERÓTROFAS: Su fuente de carbono es orgánica.
• METILÓTROFAS: Son heterótrofas que usan metanol o metano como fuente de carbono (C) y energía (E).
• AUTÓTROFAS ESTRICTAS: No crecen con fuentes de carbono orgánico.
• MIXÓTROFAS: Poseen metabolismo energético litótrofo, pero usan sustancias orgánicas.

Clasificación Trófica Completa (Fuentes de E y C)

La clasificación trófica combina la fuente de energía y la fuente de carbono:

• FOTÓTROFOS: Usan luz como fuente de E.
• QUIMIÓTROFOS: La fuente de E es química (reacciones de oxidación).
• AUTÓTROFOS: La fuente de C es CO₂.
• HETERÓTROFOS: La fuente de C y electrones son compuestos orgánicos.

Combinaciones Tróficas

1. FOTOAUTÓTROFOS: Luz fuente de E, CO₂ fuente de C.
2. FOTOHETERÓTROFOS: Luz fuente de E, compuestos orgánicos fuente de C.
3. QUIMIOAUTÓTROFOS: Fuente de E es química de compuestos inorgánicos, CO₂ fuente de C. Viven en soluciones minerales.
4. QUIMIOHETERÓTROFOS: Compuestos orgánicos como fuente de E y C.

Requerimientos Elementales Esenciales

Los microorganismos requieren elementos específicos para la síntesis de sus componentes estructurales y funcionales.

Carbono (C)

Es usado por los microorganismos para la síntesis de compuestos orgánicos, esenciales para la estructura y función celular.

Nitrógeno (N)

Usado para formar aminoácidos, pirimidinas y purinas.

Oxígeno (O) y Requerimientos de Aireación

Según el requerimiento de oxígeno, los microorganismos se dividen en cinco grupos:

1. AEROBIOS OBLIGADOS: Requieren O₂ para el crecimiento.
2. ANAEROBIOS OBLIGADOS: Crecen en ausencia total de O₂, necesitan un medio muy reductor.
3. ANAEROBIOS FACULTATIVOS: Crecen en presencia o ausencia de O₂. Obtienen energía por fermentación o respiración aerobia.
4. ANAEROBIOS AEROTOLERANTES: Crecen con o sin O₂, pero obtienen energía exclusivamente por fermentación.
5. MICROAERÓFILAS: Crecen solo a bajas tensiones de O₂. Obtienen energía por respiración aerobia o anaerobia.

Nutrientes y Factores de Crecimiento

Factores de Crecimiento

• PROTÓTROFOS: Microorganismos que sintetizan sus propios factores de crecimiento.
• AUXÓTROFOS: Microorganismos que no sintetizan sus factores de crecimiento y deben obtenerlos del medio.

Macronutrientes y Micronutrientes

Los nutrientes se clasifican según la cantidad requerida:

• MACRONUTRIENTES: C, H, N, P, S, Mg, K.
• MICRONUTRIENTES (Oligoelementos o Trazas):
  • Mn⁺⁺: Cofactor de enzimas.
  • Co⁺⁺: Necesario para la vitamina B₁₂.
  • Cu, Zn: Para estabilizar complejos enzimáticos.
  • Mo (Molibdeno): Esencial en la asimilación de nitratos.
  • Ni (Níquel): Presente en las hidrogenasas.

Clases de Nutrientes

h4>1. Nutrientes Universales

• Agua: Puede ser endógena (procedente del proceso de oxidación-reducción) o exógena (procedente del medio).
• CO₂: Puede ser endógeno (por descarboxilaciones al degradar la fuente orgánica de C) o exógeno (CO₂ atmosférico disuelto en soluciones acuosas).
• Fosfatos: Usados en la síntesis de ácidos nucleicos, fosfolípidos, proteínas y enzimas.
• Sales Minerales:
  • Aniones: Cl⁻.
  • Cationes: K⁺ (actúa como enzima en la síntesis de proteínas), Mg⁺⁺ (estabiliza ribosomas, membranas y ácidos nucleicos), Ca⁺⁺ (cofactor de enzimas), Fe⁺⁺ (como ion ferroso en la respiración y cofactor de enzimas).

h4>2. Nutrientes Particulares

Principalmente el Nitrógeno (N) en procesos como la fijación del nitrógeno (de N₂ a amonio) y la síntesis de compuestos específicos.

h4>3. Factores de Crecimiento

Son moléculas orgánicas específicas que necesitan las bacterias para crecer. Actúan como coenzimas y vitaminas que las bacterias no pueden fabricar por carecer de los mecanismos necesarios. No tienen función energética ni biosintética directa.

• Ejemplos de Factores o Vitaminas: Ácido fólico, Cobalamina (B₁₂), Tiamina (B₁), Vitamina K, Quinonas.
• Función Principal: Transferencia de grupos metilo, síntesis de desoxirribosa, descarboxilaciones y transporte de electrones (ubiquinonas).