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Universidad Autónoma De Zacatecas“Francisco García Salinas”
Área de Ciencias de la SaludUnidad Académica De Ciencias Químicas
Químico Farmacéutico Biólogo
5°AMicrobiología
M. En C. Rubén Octavio Méndez Márquez
“Sistemas de Crecimiento Microbiano”
Daniela Muñoz PasillasMayra Xitlaly Palafox SorianoBenjamín Bretado De Santiago
Rogelio Torres PedrozaErnesto Jiménez Ramos
José Alfredo Laguna Nieto
Cuando hablamos de crecimiento microbiano enrealidad nos referimos al número de células, no altamaño de las células. Los microbios que están en laetapa de "crecimiento" aumentan en cantidad y seagrupan en colonias (grupos de células losuficientemente grandes como para ser observados sinel microscopio) de cientos de miles de células, opoblaciones de miles de millones de células.
Si se conocen las condiciones necesarias para elcrecimiento microbiano se puede determinar la formade control del crecimiento de los microbios que causanenfermedades y deterioro de los alimentos.
También se puede aprender el modo de estimular elcrecimiento de los microbios útiles y de aquellos que sedesea estudiar.
Introducción
Definir y conocer que es un crecimiento bacteriano y
división binaria.
Explicar la conservación de los microorganismos.
Conocer las fases de crecimiento microbiano.
Describir la relación con el tiempo estos crecimientos.
Describir los métodos de medición del crecimiento celular
Objetivos
Se define como el cambio en el
número de células por unidad detiempo determinada, es unincremento ordenado en todoslos constituyentes celulares.
El tiempo de generación(duplicación), es el tiempo quese requiere para que una célulase divida, este puede serminutos, horas o días.
Crecimiento Microbiano
Existen dos tipos principales de conservación:
Ultracongelacióin
Liofización (congelación-desecación)
La refrigeración puede utilizarse para laconservación de los cultivos microbianos durantecorto plazo.
Conservación Microbiana
Es un proceso por el cual se coloca un cultivo puro
de microbios suspendidos en un líquido y secongela rápidamente a temperaturas que varían de-50 a -90°C.
El cultivo puede descongelarse y cultivarse inclusovarios años después.
Ultracongelación
La suspensión de microbios se congela rápidamente
a temperaturas que varían de -54 a -72°C y el aguase elimina por vacío elevado (sublimación).
Mientras se produce el vacío el recipiente se sellafundiendo el vidrio con un soplete a altatemperatura, el residuo pulverulento que contienelos microbios sobrevivientes puede guardarsedurante años.
Liofilización
La capacidad de representar de modo grafico las
poblaciones enormes que se producen comoresultados del crecimiento de los cultivos es unaparte esencial de la microbiología.
Es necesario ser capaz de determinar lascantidades de microbiología, sea de modo directo,mediante su recuento o de modo indirecto,mediante la medición de su actividad metabólica.
Crecimiento de Cultivos
Los microorganismos tales como las bacterias suelen reproducirse por fisión binaria.
División Bacteriana
Algunas especies bacterianas se reproducen por
brotación; forman una pequeña protuberanciainicial (un brote) se agranda hasta que su tamañose aproxima al e la célula parental y luego sesepara.
Algunas bacterias filamentosas ( ciertosactinomicentos) se reproducen por formación decadenas de conidiosporas situadas externamenteen los extremos de los filamentos.
Para calcular el tiempo de generación de las bacterias,
sólo consideramos la reproducción por fisión binaria,que de hecho es el método mas frecuente.
Es el tiempo necesario para que una célula se divida (ysu población se duplique), este tiempo variaconsiderablemente entre los microorganismos y lascondiciones ambientales.
La mayoría de las bacterias tienen un tiempo egeneración de 1 a 3 horas, otras requieren 24 hrs.
Tiempo de Generación
Cuando hay un crecimiento descontrolado, es decir un aumento de
población demasiado rápido y en granes proporciones, resulta difícilgraficar el cambio de la población mediante números aritmético;por eso se emplean escalas logarítmicas para graficar elcrecimiento.
Los números muy grandes y los muy pequeños como 4 650 000 000y 0,00000032, resultan incomodos para trabajar con ellos, es masconveniente expresarlos en notación exponencial, es decir comopotencias de 10.
Por ejemplo, 4,65x109esta en notación científica
Representación de las poblaciones microbianos
Notación científica; los microbiólogos utilizan la
notación científica en muchas situaciones por ejemplopara describir el número de microorganismos en unapoblación, a menudo estos números son muy grandes,también se usa para expresar concentración desustancias químicas.
Logaritmos; es la potencia ala cual se eleva la base de nnúmero para obtener un numero dado, por lo general setrabaja con logaritmos de base 10, que se abrevia 𝑙𝑜𝑔10
los microbiólogo lo utilizan para calcular lasconcentraciones de pH y para graficar el crecimiento elas poblaciones microbianas en un cultivo
Cuando una célula se divide la población aumenta de modo exponencial. Desde el
punto de vista numérico esto es igual a 2 (porque una célula se divide en dos)elevado al número de veces que se dividió la célula (generaciones);
2𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠
Para calcular la concentración final de células;
Número inicial de células x 2𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠= numero de células
Por ejemplo, si 5 células se dividieron 9 veces, se habían producido5 X 29 = 2 560 células
Para calcular el número de generaciones que ha experimentado un cultivo losnúmeros de células deben convertirse en logaritmos. Los valores de logaritmosestándares están basados en 10. Se utiliza el log de 2 =(0,301) porque una célula sedivide en dos.
Calculo del tiempo de Generación
Numero de generaciones =𝐿𝑜𝑔 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠 −log 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑙𝑢𝑙𝑎
𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙0.301
Para calcular el tiempo de generación de una población:
60𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠
ℎ 𝑥 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 =𝑚𝑖𝑛𝑡𝑢𝑜𝑠/𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛
Cuando se inoculan
algunas bacterias en unmedio de crecimientolíquido y se cuenta lapoblación conintervalos es posiblegraficar la curva decrecimiento en funcióndel tiempo.
Fases de Crecimiento
Hay cuatro fases básicas de crecimiento
Fase de Retraso
Fase Logarítmica o Exponencial
Fase estacionaria
Fase declinación
Durante un tiempo el número de células cambia muy
poco debido a que las células no se reproducen deinmediato en un medio nuevo.
Este periodo de escala o nula división celular sedenomina fase de retraso y puede durar 1 hora ovarios días.
La población microbiana atraviesa un periodo de intensaactividad metabólica que comprende sobre todo lasíntesis de enzimas y diversas moléculas.
Fase De Retraso
Durante este tiempo las células no
están inactivas.
Supongamos, una fabrica que estásiendo equipada para producirautomóviles; hay una considerableactividad de instalación de maquinariaspero no un aumento inmediato en lapoblación de automóviles.
Las células comienzan a dividirse y entran en un
periodo de crecimiento o de incrementologarítmico denominado fase logarítmica o fasede crecimiento exponencial.
La reproducción celular alcanza una actividadmáxima durante este periodo y su tiempo degeneración llega a un mínimo constante.
Como el tiempo de generación es constante, larepresentación logarítmica del crecimientodurante esta fase es una línea recta.
Fase logarítmica o exponencial
La fase logarítmica también es el
momento en que las célulaspresentan mayor actividadmetabólica y es la preferida en laproducción industrial.
Durante esta fase logarítmica decrecimiento los microorganismosson mucho más sensibles a lascondiciones adversas.Tiempo
En algún momento la tasa de crecimiento
disminuye, el numero de muertes microbianascompensa el de células nuevas y la población seestabiliza.
La actividad metabólica de las células quesobreviven también se torna más lenta en estafase, este periodo de equilibro se denomina faseestacionaria.
Fase estacionaria
Las razones del cese del
crecimiento exponencial nosiempre son claras. Sesupone que el agotamiento delos nutrientes, laacumulación de productos dedesechos y los cambiosperjudiciales del pH puedenparticipar en este proceso
Al final del numero de muertes supera el numero de
nuevas células formadas y la población entra en la fasede declinación o de declinación logarítmica.
Esta fase continua hasta que la población disminuye auna pequeña fracción de células mas resistentes ohasta que todas sus integrantes mueren.
Muchas células bacterianas a menudo involucionandurante esta fase, lo que significa que su morfologíacambia de manera espectacular lo que dificulta suidentificación.
Fase de Declinación
El crecimiento de las poblaciones microbianas
pueden medirse de diferentes maneras. Algunosmétodos determinan el numero de células y otrosla masa total de la población, que a menudo esdirectamente proporcional al numero de células.
Como las poblaciones microbianas suelen ser muygrandes la mayoría e los métodos cuantificación sebasan en mediciones directas o indirectas demuestras muy pequeñas.
Medición directa del crecimiento microbiano.
Método utilizado con más frecuencia para la
medición de poblaciones de microorganismos es elrecuento de placa.
Una ventaja; Mide el número de células viables
Una desventaja; Requiere bastante tiempo, 24horas o más, para que se formen colonias visibles.
Recuentos en placas
Se basa en la suposición de que cadamicroorganismo crece y se divide para produciruna sola colina. Esto no siempre es cierto porquelos microorganismos con frecuencia crecen unidasen cadena o como grumos.
Para reflejar esta realidad los recuentos en placasuelen informarse como unidades formadoras decolonias (UFC).
Es importante que crezca sólo un número limitadode colonia en la placa, cuando hay demasiadascolonias algunas células se encuentran apiñadas yno pueden desarrollarse, y esta situación es causade inexactitudes en el recuento.
Para asegurar que algunos recuentos estén dentrode estos límites el inóculo original se diluye variasveces en un proceso denominado dilución seriada.
Diluciones seriadas
Placa vertida y diseminación
en placa
Filtración
Método del número más probable (NMP)
Recuento microscópico directo
Estimación del número de microorganismos por métodos indirectos
Concluimos que es importante conocer los diferentes sistemas, métodos y
microorganismos utilizados en la microbiología, ya que con estos nos brindan unmayor conocimiento respecto a estos seres muy diminutos, tales como es laconservación de cultivos que nos permite conservar durante periodos muyprolongados, como es que son los crecimientos de los m.o. como la divisiónmicrobiana que es el método de reproducción normal y con este podemos medir eltiempo de generación, el tiempo requerido para que una célula se divida.
Un punto muy importante es la manera en que se representan logarítmicamentelas poblaciones microbianas que con esto podemos representar gráficamente yobservar las fases de crecimiento microbiano, que a través de esas fasespodemos dar a notar la fase exponencial es donde el crecimiento de losmicroorganismos son mucho mas sensibles a las condiciones adversas, y algunasradiaciones y fármacos ejercen su efecto al interferir en el crecimiento.
Además de que tenemos algunos métodos/sistemas que nos permiten su mediciónasí como métodos directos e indirectos en los cuales vemos diluciones o elmétodo del numero mas probable o indirectos como estimación del número debacterias donde se usa la espectrofotometría.
Conclusión
Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L.
(2007). Introducción a la Microbiología. Ed.Médica Panamericana.
TORTORA, G. J., FUNKE, B. R., & CASE, C. L.(2003). Microbiología, 6ª edición. Editora Artmed,Porto Alegre.
Martinko, J. M., Parker, J., & Midigan, M. T.(1999). Brock, Biología de los microorganismo.
Referencias bibliográficas
