Crecimiento de poblaciones microbianas

Prof. BQ. Julia Opazo D.

Enfermería

Facultad Ciencias de la Salud.

Crecimiento:Incremento ordenado de todos los componentes de un microorganismo

aumento de la masa celular (tamaño) multiplicación celular (cantidad)

En microorganismos que se dividen por fisión o por gemación aumento del nº de individuos (población)

En microorganismos cenocíticos (no división celular) aumento del tamaño de la colonia cenocítica

Es el aumento en el numero de células de unapoblación.

Velocidad de crecimiento es el cambio en elnúmero de células o en la masa celular,experimentado por unidad de tiempo.

Durante el ciclo de división celular, todos loscomponentes se duplican.

Cambio en el número de células o en la masa celular en un determinado tiempo.

Tiempo de duplicación o generación

◦ Tiempo necesario para que una población se duplique

◦ Varía entre cada microorganismo.

◦ Ej. 1 a 3 horas, 10 min, o varios dias.

Crecimiento Microbiano:

Cambio en el número de células por una unidad de tiempodeterminada.

Tiempo de generación

(duplicación):

Tiempo requerido para que una célula se divida en dos.El tiempo puede ser minutos, hora o días.

Cultivo puro de bacterias en un medio liquido.

El crecimiento de la población no iniciainmediatamente, sino después de ciertoperiodo de tiempo, el cual puede ser breve olargo, dependiendo de varios factores.

Fase de adaptación a las condicionesambientales.

Duración variable. Se sintetizan proteínas y ARN. Duplicación insignificativa.

Ocurre cuando se transfiere un inóculo desdeun medio rico a un medio más pobre.

Es la consecuencia del hecho de que cada célula se divideen dos.

Las bacterias se encuentran en un estado óptimo.

Su velocidad esta influenciada por temperatura ynutrientes.

Duplicación celular. Actividad metabólica. Estado fisiológico más sano. Velocidad de crecimiento variable◦ Condiciones medio ambientales◦ Genética

Se alarga hasta que se agotan los nutrientes

El medio de cultivo no se renueva, comienzan aacumularse metabolitos tóxicos,

se modifica el pH,

los nutrientes se agotan,

la velocidad de multiplicación se retrasa y hayun equilibrio entre bacterias vivas y muertas.

El número de células viables es igual número de células muertas.

Los nutrientes son limitantes.

Formación de desechos.

Cuando continua el crecimiento en el mediode cultivo “viejo” se produce una inversiónnumérica con respecto a la fase exponencial.

En este período son más las bacterias muertasque las vivas, hasta que se termina con lamuerte de todas.

Si son bacterias con capacidad de esporular,se produce la esporulación.

CUANDO INTRODUCIMOS UNA POBLACION DEMICROORGANISMOS DENTRO DE UN MEDIO DE CULTIVOLIQUIDO, CADA ORGANISMO PRESENTA CUATRO FASESDE CRECIMIENTO TIPICAS:

FASE LAG(latencia) FASE LOGARITMICA (LOG) FASE ESTACIONARIA FASE DE MUERTE.

ESTAS CUATRO FASES FORMAN LA CURVA ESTANDAR DELCRECIMIENTO BACTERIANO

CRECIEMIENTO EXPONENCIAL N° CELULAS : 1 2 3 4 8 EXPONENTE 20 21 22 23 24

Cultivo balanceado mantenido por tiempo indefinidopor un sistema abierto de flujo compuesto por:

◦ Una cámara de cultivo de volumen constante a la que llegaun suministro de nutrientes desde una cámara reservorio.

◦ Desde la cámara de cultivo se elimina parte del cultivo yde sustancias tóxicas por un dispositivo de rebosadero.

◦ Permite mantener poblaciones de células en crecimientoexponencial por largos periodos de tiempo.

El más habitual en laboratorio

Cultivo en frascos, tubos, placas, etc.

No hay aporte nuevo de nutrientes ni es posibleeliminar los productos de desecho del cultivo

Se desarrolla a través de una curva característica decrecimiento

La fase exponencial dura lagunas generaciones.Luego se agotan los nutrientes y acumulan losdesechos.

Medición del número celular.◦ Recuento directo

◦ Cámara de Petroff-Hauser

Métodos directos:

◦ Cámara de Petroff-Hauser (para bacterias).

◦ Cámara de Thoma- neubauer (para levaduras y células mayores

que las bacterianas).

◦ Contadores electrónicos de partículas (contador Coulter).

Recuento del Nº de colonias en cultivo:◦ Ej. Un ml de una dilución de 1x10-6 produce 150

colonias, la muestra original contiene 1.5x108

ufc/ml.

Crecimiento en filtro.

Medición de la masa celular◦ Mide la capacidad de dispersar la luz, que es

proporcional al número celular.

◦ Un aumento del número, aumenta la turbidez y disminuye la luz transmitida.

Recuento de células totales.

- Microscopía –

Recuento de células viables.

- Recuento de colonias -

Métodos directos: ◦ Determinación del peso húmedo

◦ Determinación del peso seco

◦ Determinación del N total

◦ Determinación de algún componente característico:

Peptidoglucano

ADN, ARN

Proteínas

ATP

Clorofilas (en fotosintéticos), etc.

Métodos indirectos:

◦ Consumo de nutrientes o producción de metabolitos en el tiempo:

consumo de oxígeno

consumo de dióxido de carbono

Producción de ciertos metabolitos

Producción de ácidos orgánicos

◦ Métodos turbidimétricos (ópticos): Determinación de la densidad óptica.

Espectrofotómetro (mide luz transmitida)

Nefelómetro (mide luz dispersada)

Turbidez. Es un método muy rápido y útil de medir el crecimiento

bacteriano.

Cuantificar la concentración de un determinado soluto

Absorbancia (D.O)

Métodos indirectos:

◦ Recuento de viables por siembra de muestras dediluciones en placas de Petri

◦ Recuento de viables a partir de grandes volúmenes desuspensiones diluidas: se hacen pasar por filtros denitrocelulosa o equivalentes (ej.: sistema Millipore®), yse incuban sobre medio sólido

DILUCIONES

Filtración por membrana de Millipore® de una muestra

pH

FACTORES AMBIENTALES Y CRECIMIENTO

MICROBIANO

Nutrientes

Tiempo

Oxígeno

Disponibilidad de agua

Temperatura

aw

Pueden crecer en un rango determinado◦ Acidófilos: pH 3.0- 6.0 (Lactobacillus)

◦ Neutrófilos: pH 6.0- 8.0 (Bacillus sp.)

◦ Alcalófilos: pH 8.0-10.5 ( Vibrio )

◦ Bacterias pH 5-6

◦ Levaduras 4-4,5

◦ Hongos < 4.

La acidez o alcalinidad de un medio tiene una gran importancia sobre el crecimiento microbiano. La mayoría de MO. Crecen a un pH entre 6 y 8.El pH intracelular debe permanecer próximo a la neutralidad.

pH

pH neutro6.5-7.5

AcidófiloLactobacillus sp.:pH<5

Agua “libre” disponible para el crecimiento demicroorganismos

Disminuyendo la aw= aumento en la duración de lafase lag y la disminución del crecimientomicrobiano

aw mínima para el crecimiento microbiano

Bacterias 0.90

Levaduras 0.87

Hongos 0.70

Cada especie microbiana tiene una temperatura óptima, mínima y máxima

La temperatura es un factor ambiental importante en el control de crecimiento microbiano.

Los M.O pueden agruparse según los márgenes de temperatura que requieren.

Se distinguen 4 grupos:

1. Psicrofilos 2. Mesófilos

3. Termofilos 4. Hipertermofilos.

Tipo Rango de

Temperatura

Temperatura

OptimaM.O

Psicrófilo 0 - 20 15 Algas. Bacterias oceánicas

Mesófilo 15 - 45 20 - 45 Mayoría de las bacterias patógenas

Termófilo 40 - 70 55 - 65 Bacillus

stearothermophillus

Hipertermófilos 55 - 115 80 - 113 Thermus acuaticus

No afecta a microorganismos de la superficie terrestre.

Presión de 1 atmósfera.

En el océano puede alcanzar 600 – 110 atm, y Tº es de 2 – 3º C.

Barotolerantes un aumento de la presión les afecta negativamente.

Barófilos crecen a presiones elevadas.

El objetivo de controlar el crecimiento microbiano es:

Reducir la carga microbiana o el número de microorganismos viables presentes en un material, alimento o en una solución.

El control del crecimiento microbiano puede hacerse por:

Inhibición del crecimiento, impidiendo la multiplicación

de los microorganismos.

Esterilización, matando, destruyendo o eliminando todos

los microorganismos viables de un medio.

Bactericidas: Los agentes que destruyen o matan las bacterias.

Bacteriostáticos: Los agentes que impiden el crecimiento debacterias.

Las medidas de control de los microorganismos son la

descontaminación, la desinfección y la esterilización.

Los métodos físicos se usan para lograr:

descontaminación microbiana,

desinfección y

esterilización.

Los agentes físicos más empleados para destruir o eliminarmicroorganismos no deseables son:

calor,radiación y

filtración

1.- Esterilización por calor2.- Esterilización mediante radiaciones2.- Esterilización por filtración

Control de los microorganismos por mediosfísicos

Control de los microorganismos por medios químicos

Control químico del crecimiento

Antisépticos, desinfectantes y esterilizantes

Un agente antimicrobiano es un compuesto químico, natural o sintético que mata o inhibe el crecimiento de los microorganismos.