Crecimieto microbiano

Universidad Nacional Autónoma de México

Crecimiento Microbiano

CRECIMIENTO MICROBIANO

Es el aumento ordenado de todos los componentes químicos, que conduce a un aumento en el número de individuos de la población.

CRECIMIENTO EQUILIBRADO

La duplicación de la biomasa va acompañada de una duplicación de todas las demás propiedades medibles de la población.

Ej. Proteínas, RNA, DNA y agua. Esto permite medir la velocidad de crecimiento de un cultivo bacteriano.

En un cultivo bacteriano en crecimiento equilibrado la velocidad de aumento de bacterias es proporcional al número o masa de las bacterias presentes en ese tiempo. Vel. de aumento de la células = µ

µ = constante a la velocidad de crecimiento

Como el crecimiento es equilibrado µ permite relacionar la velocidad de incremento de cualquier componente celular dado con la cantidad de ese componente.

. . . (1) dN dt mN dX

dt mX dZ dt mZ ; ;

N = Núm. de cél/mL

X = Masa de cél/mL

Z = Cantidad de componente celular/mL

t = Tiempo

Donde:

Se obtiene al integrarlo: . . . (2) Al convertir ln en decimales: . . . (3)

lnZ - lnZ0 = m (t - t0)

logZ - logZ0 = m (t - t0) 2.303

Ejemplo: Obtener el valor de µ en un cultivo que

contiene 104 cél/mL a t0 y 108 cél/mL 4 horas después.

. . . (4)

m = (8 - 4) 2.303 = 2.303 hr-1

4

El valor de µ nos permite conocer otro parámetro de importancia que es el tiempo de duplicación promedio td, que es el tiempo requerido para que todos los componentes del cultivo se incrementen con un factor de dos.

. . . (5) . . . (6)

ln2 tdm

ln2 mtd

En el ejemplo anterior td es: Esto es suponiendo que la velocidad de incremento es proporcional al número o masa presente en cualquier momento dado.

ln2 2.303td 0.42 hr. ó 25 min

Velocidades máximas de crecimiento registradas para ciertas bacterias, a la temperatura optima o cercana a ella.

Organismo Temperatura(°C) td (hr)Beneckea natrigens 37 0.16Bacillus stearothermophilus 60 0.14Escherichia coli 40 0.35Bacillus subtilis 40 0.43Pseudomonas putida 30 0.75Vibrio marinus 15 1.35

Cinética de crecimiento

Cuando un medio de crecimiento adecuado se inocula con células tiene lugar una secuencia de eventos característicos llamada ciclo de crecimiento. El cual se expresa gráficamente con el peso seco celular, (x), (g/l) contra el periodo de incubación en horas (h).

tiempo (t)

log X

Fase de Latencia

Fase Exponencial

Fase EstacionariaFase de Muerte

Curva generalizada de crecimiento de un cultivo bacteriano

Etapas

Fase latencia.- es un periodo de adaptación para el crecimiento en un medio nuevo y significa la síntesis de las enzimas requeridas para la evolución de este medio.

Exponencial o fase log.- se habla de esta como fase de crecimiento equilibrado, donde la síntesis de todos los constituyentes celulares aumenta a una rapidez constante, de modo que la población de células se duplica y continúa duplicandose.

Fase estacionaria.- esta se caracteriza por que no hay ningún crecimiento neto. De hecho el crecimiento puede estar ocurriendo pero esta equilibrado por la rapidez de muerte o lisis celular.

Fase de muerte.- durante la fase estacionaria la rapidez de desaparición (muerte) puede volverse mas alta que la rapidez de crecimiento, en cuyo caso disminuye la densidad de células.

Fases de aceleración y desaceleración.- la fase de desaceleración es importante porque el crecimiento esta “equilibrado”, la rapidez de crecimiento varia en función de la concentración de sustrato residual en cultivos limitados por este.

TIPOS DE CRECIMIENTO

Dentro del crecimiento de poblaciones se puede dividir en sistemas cerrados, como el cultivo intermitente y en sistemas abiertos, como el cultivo alimentado por lotes y el cultivo continuo.

CRECIMIENTO EN CULTIVO INTERMITENTE O POR LOTES

El cultivo por lotes representa el crecimiento en un sistema cerrado puesto que no se añade medio nuevo de cultivo. Este tipo de crecimiento es auto catalítico, de modo que la velocidad de crecimiento es proporcional a la concentración de células ya presente.

CRECIMIENTO CONTINUO

Es una forma de cultivar células en un sistema abierto, donde la población microbiana se mantiene en un estado continuo de crecimiento balanceado, al alimentar de manera continua algo del cultivo y reemplazarlo con medio nuevo a la misma rapidez.

Hay dos tipos de cultivo continuo: Quimioestato: donde se suministra un

nutriente esencial limitante del crecimiento a una rapidez constante, la densidad y rapidez del crecimiento se ajustan por si mismas.

Turbidostato.- donde se suministra medio nuevo de cultivo a medida que se requiera manteniendo una densidad de células constante.

MEDICIÓN DEL CRECIMIENTO MICROBIANO

A) Recuento de células

1) Conteo de células al microscopio Se emplea un dispositivo graduado con 25 cuadrados cuyo volumen y área es conocido. Ej.: Cámara de Petroff-Hausser, cámara de Neubauer, hemocitómetro.

Limitaciones: Es muy tedioso, no es práctico para un gran número de muestras. No es muy sensible, se necesitan al menos 106 cél/mL para que sean observadas al microscopio. No distinguen células vivas de muertas.

2) Conteo de células viables

Una célula viable es definida como aquélla

que es capaz de dividirse y formar una colonia en el medio de cultivo. El conteo en placas es el método más utilizado. Pueden ser:

Diseminación en placa (siembra en placa por extensión).

Se asume que cada colonia surgió de una

simple célula, contando el número de colonias uno puede calcular el número de células viables en la muestra.

Método de vaciado en placa.

B) Medida de la masa celular En muchos estudios es necesario determinar el peso de las células más que el número.

1) Peso seco Consiste en secar volúmenes conocidos de cultivo

celular lentamente hasta obtener un peso constante

Una desventaja del método es que es lento y requiere grandes muestras de cultivo.

2) Turbidimetría

Se basa en el principio de que en un espectrofotómetro las células microbianas desvían la luz de manera que la cantidad de está que llega al detector esta directamente relacionada con el número de células presentes en la muestra del cultivo de acuerdo con la ley de Beer.

A través de un colorímetro o espectrofotómetro midiendo la turbidez en unidades de absorbancia. Debe prepararse curva estándar para cada organismo estudiado.

Peso Húmedo

Consiste en la centrifugación o filtración de muestras de cultivo seguida por el pesado directo.

Bibliografía

Stanier Roger Y. Microbiología. Barcelona España. Ed Reverte. 2ª ed. 1996.

Pelczar J. Microbiología. Ed Mc Graw-Hill. 2ª ed.

Crueger. Biotecnología, Manual de Microbiología Industrial. Ed Acribia. Zaragoza España. 3ª ed, 1992. Scragg, Alan; Biotecnología para ingenieros. Sistemas biológicos en procesos tecnológicos. Ed. Limusa, 1996.

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