1.-Introducción.-
Crecimiento microbiano es el aumento del número de células. Al aumentar su nº (cientos de miles) los microorganismos forman una colonia microbiana visible a simple vista, que procede de una célula. Se verán en medios de cultivo sólidos.
Una población microbiana será el conjunto de muchas colonias.
2.-REQUERIMIENTOS PARA EL CRECIMIENTO MICROBIANO
Se necesitan requerimientos de tipo químico y físico.
A) QUÍMICO
1).- Componentes esenciales
Son aquellos sin los cuales las bacterias no pueden sobrevivir, son necesarios para fabricar diferentes compuestos estructurales y para
obtener energía. Por orden de importancia tenemos: H2 O > C > N2 > P > S.
Constituyen el 95% de los componentes de la célula bacteriana, el 5% restante son otros
iones como el Na, K, Mg, Fe, Ca, También esenciales pero en menor cantidad.
H2O.-
Componente principal de una célula viva. Es el más abundante e importante ya que normalmente todas las reacciones metabólicas se realizan en medio acuoso.
C.-
Las bacterias lo utilizan tanto en su forma inorgánica como orgánica. En forma inorgánica, normalmente es como CO2. Las bacterias que lo utilizan son las denominadas AUTOTROFAS (organismos que elaboran materia orgánica, de la que se nutren, a partir de sustancias inorgánicas). Cuando lo utilizan en su forma orgánica de glucosa, ácidos grasos, aminoácidos azucares… son las bacterias HETEROTROFAS (organismos que solo se nutren de sustancias elaboradas por otros seres vivos).
N, P, S, .- Normalmente los utilizan en forma inorgánica, por ejemplo: El nitrógeno a partir de nitratos, nitritos, NH3 , o incluso como N2.
El azufre como sulfatos, sulfitos,S.
El fósforo como fosfatos.
También los pueden adquirir de componentes orgánicos que tengan estos elementos.
El 5% restante lo utilizan para mantener el equilibrio iónico.
El NA y el K para mecanismos de transporte activo de nutrientes. El Ca en las esporuladas.
El Mg para estabilizar los componentes estructurales de las bacterias. El Fe forma parte de los citocromos de la cadena respiratoria.
2).- Componentes no esenciales
Son aquellos sin los cuales la célula sigue viviendo pero que si están en el medio los utiliza.
3) Factores orgánicos de crecimiento
.-
Son compuestos orgánicos que una bacteria requiere imprescindiblemente porque forma parte de algún componente de la célula la cual es incapaz de sintetizar como vitaminas, aminoácidos, bases púricas y pirimidinicas.
Oxigeno
En función de sus necesidades de oxigeno las bacterias se clasifican en:
Anaerobia estricta.-
Cuando no requiere oxigeno y además es tóxico para ella. Normalmente realizan fermentación o respiración anaerobia.
Anaerobia aerotolerante.-
No requiere oxigeno pero no le es tóxico. También realizan fermentación o respiración anaerobia.
Anaerobia facultativa o aerobia facultativa.-
Pueden crecer o desarrollarse tanto con oxigeno como sin él, puede realizar fermentación, respiración aerobia o anaerobia según las condiciones.
Aerobia.-
Requiere oxigeno para su desarrollo y realiza respiración aerobia.
Aerobias microaerófilas.-
Requiere oxigeno en pequeñas concentraciones, ya que, concentraciones grandes de oxigeno le son tóxicas porque algunas de sus enzimas se oxidan fácilmente. Realizan respiración aerobia.
Fermentación es una reacción de oxido-reducción en la que tanto el dador como el aceptor de electrones son compuestos orgánicos.
Respiración es una reacción de oxido-reducción en la que el dador de electrones puede ser una sustancia orgánica o inorgánica, pero el aceptor de electrones es siempre un compuesto inorgánico.
Cuando el aceptor es el oxigeno tenemos la respiración aerobia, si es otro compuesto inorgánico diferente del oxigeno la respiración anaerobia.
FÍSICOS
Temperatura, pH y presión osmótica.
–
Temperatura
– Interviene en el crecimiento de los microorganismos y en su viabilidad.
Para cada especie microbiana existe una temperatura mínima de desarrollo, una temperatura óptima y una temperatura máxima.
La temperatura mínima será la temperatura más baja en la que puede existir crecimiento del microorganismo. Temperatura óptima es la temperatura idónea para su crecimiento y temperatura máxima es la temperatura más alta en la que puede desarrollarse el microorganismo.
De acuerdo con las temperaturas idóneas para su desarrollo clasificamos los microorganismos en:
1)
Psicrófilos
– Son aquellas que se pueden desarrollar a 0ºC y el máximo que toleran está entre 15 y 20ºC. Se encuentran en medios fríos, fondos del mar. Son las que producen alteraciones en alimentos refrigerados, como algunas especies del género pseudomonas.
2)
Mesófilos.-
Aquellas que toleran una temperatura entre 20 y 45ºC. Son la mayoría de los microorganismos, son las bacterias del medio ambiente y patógenos del hombre y de los animales. La mayoría tienen la temperatura óptima entre 35 y 37ºC.
3) Termófilos.-Aquellas que se pueden desarrollar a temperaturas altas, entre 45 y
70ºC, generalmente por debajo de los 40ºC nunca se desarrollan, su temperatura óptima está entre los 50 y 60ºC. Se encuentran estas bacterias en aguas termales y suelos calientes.
PH
– La mayoría de los microorganismos se desarrollan en un pH próximo a la neutralidad entre 6,5 y 7,5. Existen algunas bacterias del género lactobacillus que se desarrollan a pH ácido, son las bacterias acidófilas. Existen otras que se desarrollan a pH alcalino como el vibrio cholerae.
Presión osmótica
– Debido a la presencia de la membrana citoplasmática, las bacterias están sujetas a los fenómenos osmóticos, en general suelen ser bastante tolerantes. Muchos crecen en soluciones con un contenido en sales del 0,1 al 1%, pero otras, denominadas halófilas pueden crecer a concentraciones más altas, incluso cerca de la saturación.
3.- CURVA DE CRECIMIENTO BACTERIANO.-
Supongamos un medio de cultivo líquido donde inoculamos un nº de bacterias, si cuantificamos a lo largo del tiempo el nº de bacterias en ese medio y representamos gráficamente, se obtiene una curva en la que se distinguen las siguientes fases:
1)
Fase de latencia.-
Durante esta fase hay muy poco o ningún cambio en el nº inicial de células, es el periodo de adaptación de las bacterias al nuevo medio. Existe una nula división celular (no existe división celular). Hay una intensa actividad metabólica a nivel de síntesis enzimática. Al final de esta fase las bacterias aumentan de tamaño y se preparan para la división. La fase de latencia dura aproximadamente 6 hrs.
Fase logarítmica.-
Este período dura más o menos 12 hrs.En esta fase las bacterias comienzan a dividirse y entran en un período de crecimiento exponencial o logarítmico, donde la división celular alcanza su máximo, y el tiempo requerido para que se divida la bacteria va disminuyendo.
Durante esta fase el nº de generaciones por hora alcanza su valor más alto, la actividad metabólica es máxima, por lo que se utiliza esta fase a nivel industrial. Pero también en esta fase las bacterias son más sensibles a agentes externos como temperatura, pH, antibióticos… porque en esta fase es donde se sintetizan más sus componentes (pared celular, membrana…)
El recuento de células viables (capaz de crecer y dividirse) es prácticamente idéntico al de células totales.
Fase estacionaria.-
La velocidad de crecimiento disminuye y ya no sigue una línea recta sino que se estabiliza. El número de bacterias que mueren se hace similar al número de ellas que aparecen, El crecimiento se estabiliza, las actividades metabólicas se hacen más lentas ya que se agotan los nutrientes y surgen los metabolitos de desecho
con lo cual varia el pH. En la mayoría de las bacterias esta fase se produce entre las 18 a 24 hrs
Fase de declinación o muerte.-
Al volverse las condiciones adversas, las bacterias se reproducen más lentamente y predominan las células muertas, aparece una fase de declinación exponencial similar pero en sentido contrario a lo que sucede en la fase logarítmica.
La mayoría de las bacterias se divide cada 20 minutos (tiempo de gestación). El bacilo de
Koch (Mycobacterium tuberculosis) constituye una excepción, ya que se divide cada 24 hrs.
En la mayor parte de las bacterias el proceso total se desarrolla en 72 horas, de forma que al final el número de células viables es mínimo, si bien la esterilidad total del cultivo puede no lograrse hasta pasadas semanas o meses.
4.- MEDIOS DE CULTIVO
Son mezclas de sustancias que proporcionan en forma asimilable todos los elementos necesarios para el crecimiento y multiplicación de bacterias, hongos y levaduras.
Se utilizan los medios de cultivo para :
La separación y aislamiento de las distintas especies microbianas presentes en una muestra.
Como paso previo para el estudio de identificación de un microorganismo problema.
Conocer el tipo de metabolismo que presenta .Ej lactosa (+)
Estudios macroscópicos. Colonias en medios sólidos.
Realización de antibiogramas.
Pruebas de CMI (Concentración mínima inhibitoria ).
Para conservación de especies microbianas o muestras .