Crecimiento bacteriano
El crecimiento se muestra comoL= log(nm) dondenmes el nmero de
colonias por mL con actividad reproductora positiva, frente
aT(tiempo.)Elcrecimiento bacterianoes ladivisinde unabacteriaen
dosclulashijas en un proceso llamadofisin binaria. Previniendo que
no se produzca ningn caso demutacinlas clulas hijas resultantes
sern genticamente idnticas a la clula original. De este modo tiene
lugar la "duplicacin local" de la poblacin bacteriana. Las dos
clulas hijas creadas tras la divisin no sobreviven necesariamente.
Sin embargo, si el nmero de supervivientes supera la unidad, en
promedio, la poblacin bacteriana experimenta uncrecimiento
exponencial. La medicin de una curva del crecimiento exponencial de
las bacterias en un cultivo ha sido tradicionalmente una parte de
la formacin de todos losmicrobilogos. Los procesos fundamentales
empleados para ello son la enumeracin bacteriana (conteo
bacteriano) por mtodos directos e individuales
(microscopa,citometra de flujo1), por mtodos directos y masivos
(biomasa), por mtodos indirectos e individuales (conteo de
colonias), o por mtodos indirectos y en bloque (nmero ms
probable,turbidez, absorcin de nutrientes). Los modelos permiten
conciliar la teora con las mediciones.2ndice[ocultar] 1Fases
2Referencias 3Vase tambin 4Enlaces externosFases[editar]
Curva de crecimiento bacterianoEn estudiosautoecolgicos, el
crecimiento bacteriano en un cultivo de lotes se pueden modelar
suponiendo cuatro fases diferentes: fase de adaptacin (A), fase
exponencial (B), fase estacionaria (C), y fase de declive (D).34A.
Durante la fase de adaptacin, las bacterias se adaptan a las
condiciones de crecimiento. Es el perodo en el que las bacterias
individuales estn madurando y no tienen an la posibilidad de
dividirse. Durante la fase de adaptacin del ciclo de crecimiento de
las bacterias, se produce la sntesis deARN,enzimasy otras molculas.
As que en esta fase losmicroorganismosno estn latentes.B. La fase
exponencial (a veces llamada fase logartmica) es un perodo
caracterizado por la duplicacin celular.5El nmero de nuevas
bacterias que aparecen por unidad de tiempo es proporcional a la
poblacin actual. Si el crecimiento no se limita, la duplicacin
continuar a un ritmo constante, por lo tanto el nmero de clulas de
la poblacin se duplica con cada perodo de tiempo consecutivo. Para
este tipo de crecimiento exponencial, la representacin grfica del
logaritmo del nmero de clulas frente al tiempo genera una lnea
recta. La pendiente de la recta en la figura depende de la base del
logaritmo utilizada, y dependiendo de esa base, en la literatura se
han asignado diferentes nombres a la pendiente y se han aplicado
diferentes frmulas para su estudio6. Tambin afectan a la pendiente
las condiciones de crecimiento, que afecta a la frecuencia de los
eventos de divisin celular y a la probabilidad de que ambas clulas
hijas sobrevivan. Bajo condiciones controladas,
lascianobacteriaspueden duplicar su poblacin cuatro veces al da.7El
crecimiento exponencial no puede continuar indefinidamente, sin
embargo, porque el medio llega pronto al agotamiento de nutrientes
mientras se acumulan los desechos.C. Durante la fase estacionaria,
la tasa de crecimiento disminuye como consecuencia del agotamiento
de nutrientes y la acumulacin de productos txicos. Esta fase se
alcanza cuando las bacterias empiezan a agotar los recursos que
estn disponibles para ellas. Esta fase se caracteriza por un valor
constante del nmero de bacterias a medida que la tasa de
crecimiento de las bacterias se iguala con la tasa de muerte
bacteriana.D. En la fase de declive o muerte, las bacterias se
quedan sin nutrientes y mueren.Esta modelo de crecimiento del
cultivo bsico en lotes se mantiene y pone su nfasis en los aspectos
de la proliferacin de bacterias que pueden diferir de las del
crecimiento de la macrofauna. Se hace hincapi enclonalidad, divisin
asexual binaria, el breve tiempo de desarrollo en relacin con la
replicacin en s, la tasa de mortalidad aparentemente baja, la
necesidad de pasar de un estado inactivo a un estado reproductivo
y, por ltimo, la tendencia de cepas adaptadas de laboratorio para
agotar sus nutrientes.En realidad, incluso en los cultivos por
lotes, las cuatro fases no estn bien definidas. Las clulas no se
reproducen en sincrona sin una explcita y continua instigacin (como
en los experimentos con bacterias forzadas8) y su fase de
crecimiento exponencial a menudo no sigue siempre un ritmo
constante, sino que en su lugar poseen una tasa de lenta
decadencia, una respuesta estocstica constante ante las presiones
simultneas de reproducirse y de permanecer latentes ante la
disminucin de las concentraciones de nutrientes y el aumento de las
concentraciones de residuos.El cultivo en lotes es el medio de
cultivo de laboratorio ms comn en el que se ha estudiado el
crecimiento de bacterias, pero es slo uno de los muchos posibles.
En condiciones ideales, est espacialmente estructurado y no
estructurado temporalmente. El cultivo de bacterias se incuba en un
recipiente cerrado con un nico lote de medio de cultivo. En algunos
sistemas experimentales, algunos de los cultivos bacterianos se
retiran peridicamente y un medio fresco estril se aade. En el caso
extremo, esto se lleva a la continua renovacin de los nutrientes.
Se trata de unquimiostatotambin conocido como cultivo continuo. Est
espacialmente estructurado y no estructurado temporalmente, en un
estado de equilibrio definido por la tasa de suministro de
nutrientes y la reaccin de las bacterias. En comparacin con el
cultivo en lotes, las bacterias se mantienen en fase de crecimiento
exponencial y la tasa de crecimiento de la bacteria es conocida.
Los dispositivos de este tipo son por ejemplo
losturbidoestatosyauxoestatos.El crecimiento bacteriano se puede
suprimir conbacteriostticos, sin necesidad de matar las bacterias.
En unsinecolgico, una situacin similar a la naturaleza, cuando ms
de una especie bacteriana est presente, el crecimiento de los
microbios es ms dinmico y continuo.El lquido no es el nico sistema
de laboratorio para el crecimiento bacteriano. Otros entornos
espaciales estructurados como losbiofilmso superficies
deagarpresentan modelos de crecimiento adicionalmente
complejos.Referencias[editar]1. Ir aSkarstad K, Steen HB, Boye E
(1983). Cell cycle parameters of slowly growing Escherichia coli
B/r studied by flow cytometry.J. Bacteriol.154(2):
pp.65662.PMID6341358.2. Ir aZwietering M H, Jongenburger I,
Rombouts F M, van 'T Riet K (1990). Modeling of the Bacterial
Growth Curve.Applied and Environmental Microbiology56(6):
pp.18751881.PMID16348228.3. Ir aMicrobiologia Y Parasitologia
Humanas.Ral Romero Cabello, Editorial Mdica Panamericana, 2007.ISBN
968-7988-48-7. Pg. 4644. Ir a[1]J. L Sanz. Cintica y crecimiento
bacterianoConsultado el 28/10/20125. Ir
a"http://www.ifr.ac.uk/bacanova/project_backg.html". Acceso el 7 de
mayo de 20086. Ir a[2]J. Bikandi. Cintica de la fase exponencial de
la curva de crecimiento microbianoConsultado el 26/02/20147. Ir
a"Marshall T. Savage - An Exponentialist View"(en ingls)8. Ir
aNovick A (1955). Growth of Bacteria.Annual Review of
Microbiology9:
pp.97110.doi:10.1146/annurev.mi.09.100155.000525.PMID13259461.Vase
tambin[editar] Tasa de decaimientoEnlaces externos[editar] Un
examen del crecimiento exponencial de poblaciones de bacterias(en
ingls) Science aid: Bacterial GrowthRecurso didctico para
Institutos de Secundaria (GCSE, Alevel) en ingls. Microbial Growth,
BioMineWiki(en ingls) Problema de crecimiento- Generador de
ejercicio con curva de crecimientoEste artculo incluye material
deun artculoeditado el 26 de Abril de 2003 enNupedia; escrito por
Nagina Parmar; revisado y aprobado por el grupo de Biologa; editor,
Gaytha Langlois; revisor principal, Gaytha Langlois; otros
editores, Ruth Ifcher. y Jan Hogle.Categoras: Bacteriologa
Microbiologa PoblacinMen de navegacin Crear una cuenta Iniciar
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1INTRODUCCIN AL CRECIMIENTO BACTERIANOSe suele definir el
crecimiento de cualquier sistema biolgico como el incremento
ordenado de todos los elementos componentes de ese sistema, lo cual
implica un aumento de la masa celular que eventualmente conduce a
la multiplicacin celular. En organismos pluricelulares dicha
multiplicacin se traduce en un aumento del tamao del individuo,
mientras que en unicelulares que se dividen por fisin o por
gemacin, lo que ocurre es un aumento de la poblacin. En los
microorganismos cenocticos (en los que la duplicacin del genoma no
se acompaa de divisn celular) el crecimiento se traduce en aumento
de tamao de la colonia cenoctica. El crecimiento bacteriano podemos
estudiarlo desde dos puntos de vista:A escala individual
A escala poblacional
Los eventos de crecimiento en el mbito individual hacen
referencia alciclo celular, y dentro de ste podemos abordar los
siguientes temas:inicio y transcurso de la replicacin cromosmica y
de plsmidos(vase tema 7);
segregacin de cromosoma y plsmidos a las clulas hijas;
sntesis de nuevos materiales de las envueltas, sobre todo de
pared celular(tema 5);
seales que coordinan la replicacin genmica con la divisin
celular.
El estudio del crecimiento a nivel de poblaciones incluye los
siguientes tpicos:cintica del crecimiento;
factores que afectan al tiempo de generacin (g);
factores ambientales que limitan el crecimiento.
En el presente captulo nos dedicaremos al estudio de algunos
aspectos del ciclo celular procaritico, pero sobre todo nos
centraremos en el crecimiento de poblaciones (que es el ms
frecuentemente empleado al trabajar con microorganismos), con una
visin de algunos mtodos para obtener crecimientos balanceados. La
influencia de los factores ambientales sobre el crecimiento son el
objeto de lostemas 13(agentes fsicos) y14(agentes qumicos).2CICLO
CELULAR PROCARITICOUn ciclo celular es una secuencia de
acontecimientos interconectados que comienza con la formacin de una
nueva clula y termina cuando dicha clula se divide en otras dos
hijas. Los ciclos celulares se describen generalmente atendiendo a
una serie deeventos identificablesque se van produciendo enuna
secuencia fija,de modo que para que se produzca cada uno de ellos
hace falta que se complete el anterior. Los periodos del ciclo
celular procaritico son:fase C (equivalente a la S eucaritica):
replicacin del ADN cromosmico;
fase D (equivalente a G2+ M): se distingue porque su terminacin
coincide con el final de divisin celular;
fase innominada, equivalente a la G1eucaritica.
Lo caracterstico del ciclo es que lasfases C y D son
relativamente constantes, y por lo tanto, cuando disminuye el
tiempo de generacin (g), lo hace a expensas de la fase G1. Por
ejemplo, enEscherichia coli, C = unos 40 min, y D = unos 20
min.2.1CICLO CELULAR EN FUNCIN DEL TIEMPO DE GENERACINVamos a
estudiar con el ejemplo deE. coliqu ocurre con el ciclo celular a
distintos tiempos de generacin.Cuando g>C+DExiste fase "G1"
(intervalo que precede a la replicacin). En estas condiciones
podemos observar ntidamente periodos diferenciados entre s (de
sntesis de ADN y de divisin celular).
Cuando g=C+DYa no existe G1, y cada ronda de replicacin comienza
inmediatamente tras la precedente divisin celular (es decir, cada
clula hija recin nacida se embarca inmediatamente en replicar el
cromosoma, y una vez que ha terminado de replicarlo, la clula
inicia la divisin celular).
Cuando g10x106cls./ml). Por debajo de este valor el nmero de
clulas vistas en el campo del microscopio es muy pequeo y poco
significativo estadsticamente. En bacterias mviles, hay que
inmovilizarlas previamente, con una mezcla de alcohol y agua.2)
Contadores electrnicos de partculas (tipo Coulter):Se hace pasar
una suspensin microbiana por un tubo capilar, entre los dos polos
de una corriente elctrica. Cada vez que por un orificio (30m
dimetro) pasa una partcula (p. ej., bacteria) se interrumpe la
corriente, lo cual es recogido por un dispositivo de registro
electrnico, que detecta el nmero y el tamao de las partculas que
van pasando. (El tamao detectado es funcin de la intensidad del
pulso de voltaje al paso de la partcula).Comentarios: hay que usar
suspensiones absolutamente libres de partculas extraas (las pequeas
seran contabilizadas errneamente como bacterias, y las mayores
pueden obturar el orificio del aparato).3.2.2MTODOS INDIRECTOS1)
Recuento de viables en placa:Los mtodos de recuento de nmero de
clulas que hemos visto hasta ahora (los directos) no distinguen
entre clulas vivas y muertas. En muchos casos conviene contar las
clulas vivas, y esto en laboratorio se suele hacer mediante el
recuento de viables. (Una clula se define como viable cuando,
colacada en un medio adecuado, es capaz de dividirse y dar
descendencia). El mtodo habitual de lograr esto es sembrar pequeas
alcuotas de diluciones adecuadas de un cultivo original sobre
placas de Petri con medio slido (con agar). Cada clula viable dar
origen a una colonia visible despus del tiempo adecuado de
incubacin. Contando las colonias visibles, teniendo en cuenta la
dilucin de la que proceden y el volumen de alcuota utilizado, es
fcil deducir el nmero de clulas viables en la suspensin original.
(Para esto, mira el ejemplo de la diapositiva, y sobre todo, estate
atento a la prctica correspondiente, que se suele realizar en la 3
tanda).Mientras tanto, y para luego repasar esa prctica, puedes
realizarun experimento on-line sobre crecimiento
bacterianoPrecauciones:para minimizar los errores estadsticos de
muestreo, se recomienda sembrar 5 placas de cada dilucin;
hay que usar pipetas nuevas en cada dilucin;
contar las placas donde existan entre 50 y 300 colonias.
Como no podemos garantizar que cada colonia no proceda de ms de
un indiviudo (y esto es especialmente cierto para bacterias que
forman agrupaciones de 2 o ms clulas), el recuento se refiere no a
clulas viables reales sino a unidades formadoras de colonia (UFC).
Por lo tanto, una UFC corresponde, como mnimo, a una bacteria, pero
sobre todo en bacterias con agrupaciones, la medida por siembr en
placa infravalora el nmero real de individuos, porque cada UFC
puede corresponder a dos o ms individuos que estaban juntos al ser
sembrados en la placa.
2) Recuento sobre filtros:Se usa para suspensiones diluidas de
bacterias. Se hace pasar un gran volumen de suspensin a travs de
una membrana de nitrocelulosa o de nylon estriles (con un dimetro
de poro que retiene las bacterias pero permite el trnsito de
sustancias). Posteriormente, el filtro se deposita sobre la
superficie de un medio de cultivo slido. Las colonias se forman
sobre el filtro a partir de las clulas retenidas. Dichas colonias
se cuentan, deducindose la concentracin original de viables en
funcin del volumen de suspensin que se hizo pasar por el
filtro.4CRECIMIENTO BALANCEADO (= EQUILIBRADO)Una poblacin de
bacterias que se encuentre en un medio adecuado en el que se
mantienen constantes todos sus parmetros nutricionales y
ambientales, crece de forma tal que el incremento por unidad de
tiempo de masa celular, node clulas, ADN, ARN, protenas, etc., esun
valor constante y similar en cada caso:M/M =N/N =[ADN]/[ADN]
=[protenas]/[protenas] = ... = KAs pues, durante este crecimiento,
de tipo exponencial o logartmico, el cultivo se comporta como una
reaccin autocataltica de primer orden:velocidad de aumento del
componente = K{cantidad del componente}Tambin se puede decir que el
node clulas, la masa celular u otros componentesse duplican en un
mismo lapso de tiempodeterminado.Este tipo de crecimiento se
denominabalanceado o equilibrado. Se caracteriza, pues, por ser el
crecimiento en el quetodos los constituyentes celulares se duplican
en un mismo tiempo, o dicho de otra manera:
aquel en el que estos constituyentes aumentan proporcionalmente
por un mismo factor en la unidad de tiempo. Este factor es
elcoeficiente exponencial de crecimiento (),que es caracterstico
para cada cepa bacteriana en cada medio determinado.
4.1EXPRESIN MATEMTICA DEL CRECIMIENTO BALANCEADOPara deducirla
vamos a aprovechar la definicin emprica anterior, atendiendo por un
lado al aumento de la masa celular, y por otro al incremento del
nmero de individuos.a) En funcin del aumento de masa celular:, y
por lo tanto,dM = MdtSi integramos, resulta:M/M0= e(t-t0)Aplicando
logaritmos neperianos:{12.1}De aqu se puede deducir que el
coeficientees{12.2}b) En funcin del aumento del nmero de
clulas.Supongamos que partimos de una clula. Tras una divisin
(generacin celular), tendremos 2, tras dos divisiones tendremos 4,
luego 8, etc: tenemos una serie geomtrica. 1, 2, 22, 23, 24, ...
2n(dondenes el nmero de generaciones transcurridas). Si en vez de
partir de una clula partimos de N0clulas iniciales, tenemos:N =
N02n; por lo tanto:N/N0= 2n{12.3}Por otro lado, el nmero de
generaciones se puede calcular fcilmente teniendo en cuenta el
tiempo transcurrido y conociendo el tiempo medio de generacin
(g):Sustituyendo esta expresin en la frmula {12.3} tenemos:N/N0=
2(t-t0)/gApliquemos logaritmos neperianos:{12.4}Ahora bien, como
estamos ante un crecimiento balanceado, las dos expresiones
matemticas {12.1} y {12.4} que hemos deducido (la de la seccin A,
basada en masa, y la de la seccin B, basada en nmero de individuos)
son equivalentes:, y por lo tanto:(t-t0) = (t-t0)/gln2, de donde se
deduce el valor del coeficiente de crecimiento exponencial:,
expresado en h-1{12.5}Esta es la expresin matemtica del coeficiente
del crecimiento balanceado, en funcin del tiempo medio de generacin
(g).En unmedio ideal,sin limitacin de nutrientes, este coeficiente
es=mx, o sea, el mximo valor posible del coeficiente para esa cepa
en ese medio. Es decir, es un crecimiento balanceadono
restringido.En un medio donde existaalgn nutriente limitante(o sea,
cuya concentracin est por debajo del lmite de eficiencia de las
permeasas), el crecimiento balanceado es de tiporestringido, de
modo que el coeficiente real de crecimiento es inferior al mximo,
segn la frmula emprica siguiente (ecuacin de Monod):donde [S] es la
concentracin del nutriente limitante; KSes la constante de
saturacin, equivalente a la concentracin de nutriente para la que
el coeficiente es semimximo. Como se puede ver, la tasa de
crecimiento (medida por) es una funcin hiperblica de la
concentracin del sustratro (nutriente) limitante(ver grfico). Este
sustrato puede ser una fuente de C y/o de energa, fuente de N, de
P, un factor de crecimiento, etc.Ejemplos de KS:la KSpara la
glucosa enE. colies 110-6M
la KSpara el triptfano en esta bacteria es 210--7M
Estos bajos valores se deben a laalta afinidad de las permeasas
de membranahacia los sustratos, lo cual es unaadaptacin
evolutivamente adquirida de las bacterias a los medios muy
diluidosen nutrientes en los que normalmente viven. (Por el
contrario, los medios de laboratorio donde se suelen cultivar las
bacterias suelen ser ms concentrados).Como veremos en el apartado
6, en la naturaleza, y en los sistemas de cultivo cerrados que
habitualmente se emplean en laboratorio, tarde o temprano el
crecimiento balanceado suele terminar, debido a que se agotan los
nutrientes o se acumulan sustancias de desecho.5CULTIVO
CONTINUO(SISTEMAS ABIERTOS). QUIMIOSTATOEl cultivo continuo es un
cultivo balanceado mantenido por tiempo indefinido por un
sistemaabiertode flujo que se compone de:una cmara de cultivo de
volumen constante,
a la que llega un suministro de nutrientes,
y de la que se eliminan o separan los productos txicos de
desecho (por un dispositivo de rebosadero).
Una vez que el sistema alcanza el equilibrio, el nmero de clulas
y la concentracin de nutrientes en la cmara permanecen constantes,
y entonces se dice que el sistema est en estado estacionario, con
las clulas creciendo exponencialmente.Los parmetros a tener en
cuenta son:flujo (f), medido en ml/h
volumen de la cmara de cultivo (v, en ml)
densidad celular en la cmara (x)
factor de dilucin D = f/v (en h-1).
Existe una prdida de clulas por el rebosadero: -dx/dt = xDEl
crecimiento bruto es dx/dt = xPor lo tanto, el crecimiento neto es
dx/dt = x- xD = x(- D)Si logramos que el coeficiente de crecimiento
() se haga igual al factor de dilucin (D), entonces dx/dt = 0, y
por lo tanto la concentracin de clulas se hace constante (x= x). El
cultivo se encuentra entonces enestado dinmico de equilibrio. Las
prdidas de clulas por drenaje se compensan con las ganancias por
crecimiento.
Una de las maneras de lograr un cultivo continuo es mediante el
llamadoquimiostato: en el quimiostato podemos controlar de modo
independiente la densidad de la poblacin celular y la velocidad de
crecimiento del cultivo. La densidad celular en el equilibrio se
controla ajustando el factor de dilucin (D), mientras que la
velocidad de crecimiento se controla variando la concentracin del
nutriente limitante en la cmara reservorio (SR).En un quimiostato,
los microorganismos pueden cultivarse a unaamplia variedad de tasas
de crecimiento exponencial
El quimiostato permite crecimientos
balanceadosrestringidosdebido a que existe un nutriente o sustrato
presente en una concentracin suficientemente baja como para limitar
la densidad de poblacin.
As pues, el quimiostato tambin permiteelegir la densidad de
clulasa la que se quiere trabajar.
Algunos comentarios sobre el grfico:La densidad del cultivo es
muy similar en un amplio margen de tasas de dilucin (D). Este
margen es el ms adecuado para hacer estudios en el quimiostato. En
cambio, el valor de tiempo de generacin(g)vara ampliamente.O sea,
el quimiostato puede obtener tasas de crecimiento muy diferentes,
sin que se afecte la densidad celular.Sin embargo, a valores
extremos de dilucin, se puede ver que el equilibrio se rompe:
A altas tasas de dilucin la concentracin microbiana cambia
rpidamente, y en un margen estrecho el cultivo puede drenarse
totalmente (DC: dilucin crtica). Es decir, el cultivo se lava
porque su velocidad de crecimiento es inferior a la tasa de
dilucin.
A muy bajas diluciones (DM) el quimiostato no funciona si el
nutriente limitante es la fuente de energa. Ello se debe a que en
esas condiciones, la fuente de energa slo se usa para reacciones de
mantenimiento de la integridad celular, pero no queda para el
crecimiento. A este valor lo llamamosenerga de mantenimiento. Los
procesos relacionados con esta energa de mantenimiento son el
potencial de membrana, el transporte de solutos y la renovacin de
protenas.
Aplicaciones del cultivo continuo en quimiostato:Aportan una
fuente continua de clulas en fase exponencial, lo que se aplica
aprocesos industriales de fermentacin(produccin de bebidas
alcohlicas, de antibiticos, de aminocidos, etc).
En el quimiostato, el crecimiento a bajas concentraciones de
sustrato permite estudiar:aspectosfisiolgicos(por ejemplo,
catabolismo del sustrato limitante);
seleccin de mutantes
estudiosecolgicos.
6CULTIVO EN SISTEMAS CERRADOSEn los sistemas cerrados (que
pueden ser lquidos o slidos), no existe aporte continuo de
nutrientes, ni drenaje de clulas ni de sustancias de desecho.En
estos sistemas lafase exponencial de crecimiento balanceado no
restringido dura slo unas cuantas generaciones, debido al
agotamiento de nutrientes y/o a la acumulacin de desechos.6.1CURVA
DE CRECIMIENTO EN UN SISTEMA CERRADO EN MEDIO LQUIDO
Como se puede constatar en el anterior grfico, el crecimiento en
un sistema cerrado consta de varias fases, que pasamos a
comentar:1) Fase de retardo (fase lag):Es el perodo de tiempo
durante el que el inculose adapta a las condiciones del medio
frescosobre el que se ha sembrado. Se trata de un perodo deajuste
metablico. Su duracin depende de varios factores:tamao del
inculo;
bondad del inculo (estado metablico previo del inculo):si el
inculo procede de clulas en fase estacionaria de un cultivo
anterior, la fase lag es larga. Ello se debe a que los contenidos
en coenzimas y otros constituyentes de las clulas son bajos, y las
clulas deben reponerlos en el medio fresco.
si las clulas estn daadas por algn agente, el lag tambin es
largo, ya que necesitan un tiempo para la reparacin de los
daos.
si las clulas del inculo se tomaron de un cultivo previo en fase
logartmica, el lag es ms corto.
medio del que procede el inculo:si el medio es similar al medio
fresco, el lag es ms corto;
si el medio del inculo era un medio rico y el medio fresco es ms
pobre, la fase de retardo se hace ms larga, porque las bacterias
necesitan un tiempo adicional para activar la sntesis de las
enzimas biosintticas que estaban reprimidas en el medio rico.
Pero aun cuando la inoculacin se hace desde un cultivo previo en
fase logartmica, cuyo medio sea idntico al medio fresco, se observa
siempre una fase lag. Por qu?:necesidad de neutralizar sustancias
txicas en el medio fresco;
porque se produce dilucin de ciertos metabolitos intracelulares
al inocular las bacterias en el medio nuevo; por lo tanto, hasta
que no se vuelva a alcanzar una concentracin de esos metabolitos
adecuada para el crecimiento, ste no arranca.
Ejemplo: Supongamos que inoculamos una bacteria heterotrfica en
un medio ligeramente cido, sometido a aireacin: en un principio, se
produce dilucin de CO2, por lo que se retardan reacciones de
carboxilacin que requieren este CO2, y se produce un retardo.2)
Fase de transicin, de crecimiento acelerado, que conduce a 3) Fase
de crecimiento exponencial (= fase logartmica).La fase 2 se debe a
que cada clula entra en la fase exponencial con desfase respecto de
sus compaeras. Ello demuestra que las clulas del inculo no estn
todas en las mismas condiciones fisiolgicas.Durante la fase
logartmica se da uncrecimiento balanceado no restringido durante
unas pocas generaciones(normalmente menos de 10). El tiempo de
generacin (g) es caracterstico para cada especie o cepa, en cada
medio concreto:El valor del tiempo de generacin (g) depende
de:composicin del medio
temperatura
pH
osmolaridad (tonicidad), etc.
Los microorganismos heterotrofos suelen crecer ms rpidamente en
los medios complejos, ricos, que en los medios sintticos, y dentro
de estos ltimos, mejor con glucosa que con otras fuentes de
carbono. Algunos microoorganismos tienen, a su temperatura ptima
tiempos de generacin muy cortos (15, 20 min), mientras que otros
tienen crecen ms lentamente, con tiempos de generacin que pueden
ser de varias horas o incluso das.4) Fase de aceleracin negativa,
de crecimiento desequilibrado, que conduce a5) Fase
estacionaria:Esta fase se caracteriza porque elcoeficiente neto de
crecimiento se hace nulo(= 0), peroan existe crecimiento. Lo que
ocurre es que el crecimiento bruto se equilibra con las muertes
celulares.En este perodo se agotan nutrientes especiales y se
acumulan sustancias de desecho. Incluso el pH del medio empieza a
hacerse inadecuado para el crecimiento celular.Si la bacteria crece
en un medio complejo, la fase 4 de transicin (de aceleracin
negativa) puede ser relativamente larga, debido a que va
recurriendo a fuentes alternativas (p. ej., puede recurrir a
aminocidos como fuente de C una vez agotados los hidratos de
carbono).En la fase estacionaria an existen reacciones metablicas,
pero elmetabolismo general es diferente al de la fase
logartmica:las clulas sonms pequeas, debido a que existe divisin
celular despus de que se haya detenido el incremento de masa;
suelen ser ms resistentes a agentes fsicos y qumicos;
existe reciclado de ciertos materiales intracelulares;
baja el contenido en ARN.
6) Fase de transicinhacia7) Fase de muerte exponencial:Se da
muerte y lisis masiva, exponencial, del cultivo. Se debe
aagotamiento de reservas de energa.Algunas veces las clulas
aparecen grandes, hinchadas, distorsionadas (formas fantasmas,
ghost). La pendiente de esta parte de la curva depende de las
especies (por ejemplo, en bacterias entricas es suave, mientras que
enBacilluses ms acentuada).Te recuerdo que puedes hacerun
experimento "virtual" con la curva de crecimiento de una bacteria.
Que disfrutes.6.2CRECIMIENTO EN SISTEMAS CERRADOS EN MEDIOS
SLIDOSUn medio slido es una solucin nutritiva (como el lquido),
peroincorporado a un gel, que le da consistencia.Los tipos de
gelificantes usados para los medios slidos(ms explicaciones en la
2tanda de prcticas):agar-agar (o simplemente, agar): es el ms
comnmente empleado;
gelatina (inconveniente de que se lica a temperaturas
relativamente bajas, y adems, algunos microorganismos lo degradan
por gelatinasas);
silicagel (o gel de slice): tedioso de preparar. Uso casi
exclusivo para quimioautotrofos.
Los medios slidos se suelen inocular mediante asa de siembra o
esptula, diseminando las bacterias sobre su superficie libre, en
recipientes adecuados, como las placas de Petri(ver prcticas). Tras
la incubacin a la temperatura y condiciones pertinentes, cada
bacteria o agrupacin bacteriana que ha quedado en un punto
determinado del medio da origen, por crecimiento, a una acumulacin
de clulas, visible a simple vista, denominadacolonia.La densidad de
cada colonia es muy alta (del orden de 107clulas para una colonia
de unos 5 mm). Esto se debe a que en el medio slido, a diferencia
del lquido, las bacterias no pueden dispersarse, y durante mucho
tiempo este medio slido permite un aporte continuo de nutrientes
(por difusin desde el entorno de la colonia, hacia ella), y
eliminacin continua de productos de desecho (por difusin desde la
colonia hacia fuera). Por lo tanto, se parece a un cultivo
continuo, excepto que no hay drenaje de clulas.Como el alumno
comprobar en prcticas (2 tanda), cada especie bacteriana suele
originar colonias de un tipo determinado, en cada medio concreto.
Con vistas a la determinacin taxonmica, se suele tomar nota de una
serie de caractersticas de las colonias (caracteres
culturales):tamao (relativo)
forma general
forma de los bordes de la colonia
aspecto de la superficie y elevacin sobre el sustrato
color
consistencia, etc.
