¿Cuáles son los principales nutrientes necesarios para el crecimiento microbiano?

Hay seis tipos de nutrientes en los microorganismos: agua, fuente de carbono, fuente de nitrógeno, sales inorgánicas, factores de crecimiento y energía.

1. Agua

El agua es un componente importante de los microorganismos y juega un papel importante en el metabolismo. Hay dos formas de agua en las células: agua unida y agua libre. El agua unida está unida a solutos u otras moléculas, lo que dificulta trabajar con ella. Los microorganismos pueden utilizar el agua libre (o agua no unida).

2. Fuente de carbono

El carbono representa alrededor del 50% de la materia seca de las células, por lo que los microorganismos tienen la mayor demanda de carbono. Todos los nutrientes o metabolitos que son fuentes del esqueleto de carbono en las estructuras celulares microbianas se denominan fuentes de carbono.

Existen muchos tipos de materiales fuente de carbono para la nutrición microbiana, que van desde sustancias inorgánicas simples (CO2 y carbonatos) hasta compuestos de carbono orgánicos complejos (azúcar, derivados del azúcar, lípidos, alcoholes, ácidos orgánicos, compuestos aromáticos y varios compuestos que contienen carbono, etc.). Sin embargo, diferentes microorganismos tienen diferentes capacidades para utilizar fuentes de carbono. Las Pseudomonas pueden utilizar más de 90 fuentes de carbono, los metanótrofos sólo pueden utilizar dos sustancias orgánicas: metano y metanol, y algunas bacterias celulolíticas sólo pueden utilizar celulosa.

La mayoría de los microorganismos son heterótrofos y utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono. Hay muchos tipos de fuentes de carbono que se pueden utilizar, entre las cuales el azúcar es la mejor fuente de carbono.

Los microorganismos heterótrofos utilizan fuentes de carbono para formar materiales celulares o proporcionar energía para actividades fisiológicas a través de una serie de reacciones químicas complejas en el cuerpo. Por lo tanto, las fuentes de carbono suelen ser también una sustancia energética.

Las bacterias autótrofas utilizan CO2 y carbonato como única o principal fuente de carbono. El CO2 es una sustancia completamente oxidada y su conversión en componentes celulares es un proceso de reducción. Por tanto, estos microorganismos necesitan obtener energía simultáneamente de la luz u otras oxidaciones inorgánicas. Las fuentes de carbono y las fuentes de energía de estos microorganismos pertenecen a sustancias diferentes.

3. Fuente de nitrógeno

Se denomina fuente de nitrógeno a cualquier nutriente derivado del nitrógeno de las sustancias o metabolitos que constituyen las células microbianas. El contenido de nitrógeno en la materia seca celular es superado solo por el carbono y el oxígeno. El nitrógeno es un elemento importante que constituye los ácidos nucleicos y las proteínas y juega un papel importante en el crecimiento y desarrollo de los microorganismos. Desde el N2 molecular hasta los compuestos complejos que contienen nitrógeno, pueden ser utilizados por diferentes microorganismos, y las fuentes de nitrógeno que pueden utilizar los diferentes tipos de microorganismos varían mucho.

Los microorganismos fijadores de nitrógeno pueden utilizar el N2 molecular para sintetizar aminoácidos y proteínas, así como nitrógeno inorgánico y compuestos nitrogenados orgánicos, pero en este caso pierden su capacidad fijadora de nitrógeno. Además, algunas bacterias fotosintéticas, cianobacterias y hongos también fijan nitrógeno.

Muchas bacterias saprotróficas y bacterias patógenas de animales y plantas no pueden fijar nitrógeno, por lo que generalmente se utilizan sales de amonio u otras sales que contienen nitrógeno como fuentes de nitrógeno. El nitrato debe reducirse a NH4 antes de poder utilizarse en la biosíntesis. Los microorganismos que utilizan compuestos de nitrógeno inorgánico como única fuente de nitrógeno pueden utilizar sales de amonio, pero no todos los microorganismos pueden utilizar nitratos.

Las fuentes de nitrógeno orgánico incluyen peptona, extracto de carne, extracto de levadura, jarabe de maíz, etc. El polvo de torta de soja, el polvo de torta de maní y la harina de pescado se pueden utilizar como fuentes de nitrógeno en la industria. El nitrógeno en las fuentes de nitrógeno orgánico suele ser proteína o sus productos de degradación.

Las fuentes de nitrógeno generalmente sólo proporcionan materia prima para la síntesis del citoplasma y otras estructuras dentro de la célula, y no se utilizan como fuente de energía. Sólo unas pocas bacterias, como las nitrificantes, utilizan amonio y nitrato como fuentes de nitrógeno y energía.

4. Sales inorgánicas

Las sales inorgánicas también son nutrientes indispensables para el crecimiento de los microorganismos. Sus principales funciones son:

(1) Composición de las células

②Como componentes de enzimas;

③Mantener la actividad enzimática;

④Regular; presión osmótica celular, concentración de iones de hidrógeno y potencial redox;

⑤Como fuente de energía para algunas bacterias autótrofas.

Sales como fósforo, azufre, potasio, sodio, calcio y magnesio intervienen en la composición de las estructuras celulares y están relacionadas con las funciones de transmisión de energía y regulación de la permeabilidad celular. Los microorganismos tienen una gran demanda de ellos (10-4 ~ 10-3 mol/L), que se denominan "macroelementos". Sin ellos, los microorganismos no pueden crecer. Hierro y manganeso.

La demanda es pequeña (10-8 ~ 10-6 mol/L), por lo que se le llama "oligoelemento". Diferentes microorganismos tienen diferentes necesidades de los elementos anteriores. El hierro se encuentra entre los macronutrientes y los micronutrientes.

A la hora de preparar el medio de cultivo se puede complementar una gran cantidad de elementos añadiendo reactivos químicos relevantes. Entre ellos se prefieren K2HPO4 y MgSO4, que pueden aportar una gran cantidad de elementos: K, P, S. , mg. Los oligoelementos existen como impurezas en algunos reactivos químicos, agua natural y componentes de medios de cultivo naturales. También existen en pequeñas cantidades en suministros experimentales, como cristalería, y no es necesario agregarlos por separado.

5. Factores de crecimiento

Algunos microorganismos heterótrofos no pueden crecer o crecen mal en medios que contienen fuentes ordinarias de carbono, fuentes de nitrógeno y sales inorgánicas. Cuando se agregan algunos tejidos (o células) al medio de cultivo, estos microorganismos crecen bien, lo que indica que estos tejidos o células contienen factores nutricionales necesarios para el crecimiento de estos microorganismos, llamados factores de crecimiento.

Los factores de crecimiento se pueden definir como sustancias orgánicas que ciertos microorganismos no pueden sintetizar por sí mismos utilizando fuentes ordinarias de carbono y nitrógeno y requieren una pequeña cantidad de adición para satisfacer sus necesidades, incluidos aminoácidos, vitaminas, purinas, pirimidinas y sus derivados y, a veces, algunos ácidos grasos y otros componentes de la membrana a.