Bacteriocinas

origen de la imagen: Wikipedia

La nisina es una bacteriocina, un tipo de antibiótico proteico. En el genoma de Lactococcus lactis hay un gen que codifica para la nisina. El gen es transcrito y traducido como un polipéptido de 57 aminoácidos que posteriormente es modificado y procesado hasta obtener un polipétido de 34 aminoácidos. Su forma de actuación es la producción de poros en la membrana citoplasmática.

Hay cepas de L. lactis que se utilizan como cultivos iniciadores (starters) en la producción de quesos. El inóculo se añade y comienza a crecer al mismo tiempo que produce la nisina. Este antibiótico es muy eficiente frente a bacterias Gram positivas, incluyendo patógenas como Listeria monocytogenes, que pueden encontrarse en la leche. Así, L. lactis puede crecer sin problemas de competencia y al mismo tiempo producir un conservante alimentario. La nisina también ha demostrado ser eficaz frente a las endosporas bacterianas, pero no es muy eficiente frente a las Gram negativas.

a.- Teniendo en cuenta lo que se ha dicho en los párrafos anteriores. ¿Cómo clasificarías a la nisina teniendo en cuenta el criterio de Gaden para clasificar a los metabolitos? Razona tu respuesta.

b.- Teniendo en cuenta lo que has escrito en la respuesta anterior. Si tuvieras que hacer un mutante hiperproductor de dicho antibiótico. ¿Qué factores deberías tener en cuenta?

c.- Uno de los principales problemas en la producción de bioetanol por levaduras es la contaminación por bacterias lácticas. Un grupo propone añadir nisina en el medio de cultivo como forma de evitar dicha contaminación ¿Qué ventajas y/o inconvenientes tiene dicha propuesta?

d.- Teniendo en cuenta el mecanismo de acción de la nisina, ¿qué tipo de resistencias a dicho antibiótico podríamos encontrarnos en una bacteria Gram positiva?

e.- ¿Por qué crees que la nisina es eficaz contra las endosporas y no frente a las bacterias Gram negativas?

¿Quién hace el salitre?

La fabricación de Polvora de Francisco de Goya (Origen de la imagen: Arte Historia)

Hoy hemos explicado en clase que uno de los negocios más lucrativos en el siglo XVI era la de productor de salitre, uno de los componentes de la pólvora. El salitre (nitrato potásico y nitrato sódico) se producía de una forma bastante curiosa. Se escogía un pequeño monte con una pendiente suave. En la cima se construía un establo para caballos o vacas. La orina de los animales se recogía y se canalizaba hacia una de las pendientes. En dicha pendiente se construía una serie de canales que permitían que dicha orina percolase en el suelo. En las partes inferiores de la ladera se iba acumulando poco a poco un precipitado cristalino que era recogido.

¿Qué tipo de bacterias son las responsables de la producción del salitre? ¿Qué reacciones llevan a cabo?

Aspergillus niger y el citrato

Las siguientes cuestiones son un tema de investigación bibliográfica. No un problema práctico en si mismo.

En 1915 Italia decidió entrar en la Primera Guerra Mundial. La involucración en dicho conflicto significó que una gran parte de la fuerza laboral agrícola que disponía se consumiera en los frentes de batalla. Una de las muchas consecuencias fue que la cosecha de cítricos se echó a perder al completo, lo cual provocó una caída en la producción industrial de ácido cítrico. Y el ácido cítrico es uno de los compuestos esenciales de la industria química moderna. Así que todos los científicos del planeta se pusieron a buscar una fuente alternativa de dicha molécula.

Fue el químico norteamericano James Currie quien se llevó el premio en 1917. Descubrió que el moho Aspergillus niger secretaban grandes cantidades de ácido cítrico cuando se cultivaba en unas determinadas condiciones.

Preguntas:

- ¿Qué tenían de especial dichas condiciones?

- ¿Qué ventaja le supone secretar ácido cítrico al moho Aspergillus niger?

- ¿Por qué hay tan pocos seres vivos que pueden aprovechar el ácido cítrico como fuente de carbono?

Tratamiento de aguas residuales. Balance de masas.

Se está estableciendo un proceso de depuración de aguas residuales en continuo. En la primera etapa del proceso la cantidad total de materia en suspensión que entra en el biorreactor es de 1.000 toneladas por día. Ese agua residual es tratada con un inóculo de 10.000 kilos de fangos activos. Tras esa primera etapa, la materia en suspensión se ve reducida hasta un 10% de la concentración inicial. Se ha comprobado que las baterias presentes en los fangos activos degradan completamente a CO2 y H2O hasta un 75% de la materia introducida.

Asimismo, los microorganismos presentes en los fangos activos tienen una velocidad de crecimiento de 8.333 kilos por hora y una tasa de muerte celular de 30 kilos por hora. La masa acumulada de microorganismos en el interior del biorreactor es de 2.470 kilos por hora.

Escribir los balances de masa acumulada en el biorreactor para la materia en suspensión y para las bacterias de los fangos activos que salen del mismo.

Microbiología alimentaria

Una persona que se va a ir de excursión prepara una tortilla de patatas utilizando huevos de granja. La tortilla es preparada la noche anterior. Desgraciadamente, dichos huevos están contaminados en su cáscara con Salmonella enterica. Al romperlos para batirlos se produce una inoculación de dichos microorganimos en el alimento. A esa persona le gusta que la tortilla no esté cuajada del todo, por lo que la cocción no acaba con las bacterias patógenas que se encuentran en la parte más interna de la tortilla. Cuando acaba de hacerla, esa persona deja la tortilla enfriarse a temperatura ambiente. A las 9 de la mañana del día siguiente, mete la tortilla en una tartera que introduce en su mochila y se va de excursión.

Datos:

Número de S. enterica en la cáscara: 1.000 células por milímetro cuadrado.
Huevos utilizados: 6 huevos
Inoculación: se desprende un 25% de las bacterias presentes en 1 centímetro cuadrado por huevo

Máxima temperatura de cocción alcanzada en el interior de la tortilla: 60ºC
Tiempo de cocción real del interior de la tortilla: 2 minutos
Tiempo de Reducción Decimal de Salmonella en esas condiciones: 0,5 minutos

Temperatura durante la noche (tiempo 12 horas): 15º C
Velocidad específica de crecimiento a 15ºC. μ= 0,23 h-1

Temperatura media durante la excursión: 28ºC

Velocidad específica de crecimiento a 28ºC. μ= 0,87 h-1

Inóculo mínimo que debe ingerirse para que S. entérica produzca una infección: 1 millón de bacterias.

Pregunta: Estimar la hora en la que la ingesta de un pincho de dicha tortilla va a provocar una salmonelosis con una certeza del 100%.

Nota para hispanohablantes no españoles: 1 pincho de tortilla es una cuarta parte (aprox.) de ella

Cianobacterias y biofertilización

Una empresa que produce biofertilizantes está ensayando el potencial de dos especies de cianobacterias como fijadores de nitrógeno. Una de las especies pertenece al género Oscillatoria y la otra al género Anabaena. Debajo se muestra unas gráficas que comparan la eficiencia en la fijación del nitrógeno de ambas especies a lo largo de los ciclos día-noche.




Explica porqué el comportamiento de ambas especies es tan distinto.