Alumno:
Aniel José Mendoza Reyes
Grado: 3ro Grupo: ”b”
Fecha;25/12/07
Requerimientos para el Crecimiento Microbiano
Ciclo de crecimiento
El crecimiento microbiano es el aumento ordenado en constituyentes celulares que resulta en un crecimiento exponencial del número de células. Las bacterias no pueden crecer sin límite sin agotar los nutrientes disponibles y sin crear productos tóxicos.
Un cultivo bacteriano simple y homogéneo tiene un ciclo de crecimiento como el que se representa a continuación.
Este ciclo tiene una morfología y una división de células asincrónica. Se divide en cuatro fases:
Fase de Latencia: Es la fase de adaptación al medio, existe aumento de la masa celular pero no hay aumento en el número de células.
Fase de Crecimiento Exponencial: Es la fase donde se produce un incremento exponencial del número de microorganismos.
Fase Estacionaria: Es la fase a la que se llega cuando se ha agotado la fuente de energía.
Fase de Muerte: Es la fase que se caracteriza por una disminución exponencial del número de microorganismos.
La fase de latencia puede ser inducida por un rápido cambio en las condiciones del cultivo. En un medio fresco, el largo de la fase de latencia va a depender del tamaño del inóculo, de la edad del inóculo, y de los cambios en la composición y concentración de los nutrientes que experimenten las células.
Un pequeño volumen de inóculo transferido a un gran volumen de medio fresco va a producir una salida por difusión de iones, vitaminas y cofactores que son indispensables para la actividad de muchas enzimas intracelulares. Si las células provenientes de un medio rico son inoculadas en un medio mínimo, el tiempo de latencia puede estar afectado por el tamaño del inóculo como un resultado de los nutrientes remanentes del medio original.
La mayoría de las bacterias se reproducen por fisión binaria cuya división celular tiene lugar en una progresión logarítmica.
Requerimientos físicos
Temperatura
Todos los microorganismos tienen una temperatura óptima de crecimiento. Esto significa que a determinada temperatura la velocidad de duplicación (o la velocidad de crecimiento poblacional) de los microorganismos es mayor. Además presentan una temperatura mínima y máxima de crecimiento.
Hay que tener en cuenta que no todos los microorganismos crecen en el mismo rango de temperaturas:
Clasificación
Rango
Optima
Termófilos
25 - 80 °C
50 - 60 °C
Mesófilos
10 - 45 °C
20 - 40 °C
Psicrófilo
-5 - 30 °C
10-20 °C
La temperatura afecta la estabilidad de las proteínas celulares porque induce cambios conformacionales que alteran la actividad biológica de estos compuestos, especialmente la de enzimas.
pH
La mayoría de los microorganismos crecen en pH cercanos a la neutralidad, entre 5 y 9, cosa que no excluye que existan microorganismos que puedan soportar pH extremos y se desarrollen. Según el rango de pH del medio en el cual se desarrollan pueden dividirse en:
Clasificación
pH externo
pH interno
Acidófilos
1.0 - 5.0
6.5
Neutrófilos
5.5 - 8.5
7.5
Alcalófilos
9.0 - 10.0
9.5
Los microorganismos regulan su pH interno mediante un sistema de transporte de protones que se encuentra en la membrana citoplasmática, que incluye una bomba de protones ATP dependiente.
El rango de pH óptimo para el desarrollo de microorganismo es estrecho debido a que frente a un pH externo muy desfavorable se requiere un gran consumo de energía para mantener el pH interno.
Actividad de Agua. Presión Osmótica
El agua es el solvente en donde ocurren las reacciones químicas y enzimáticas de la célula y es indispensable para el desarrollo de los microorganismos.
El valor mínimo de agua en el cual las bacterias pueden crecer varía ampliamente, pero el valor óptimo para muchas especies es mayor a 0.99. Algunas bacterias halófilas (bacterias que se desarrollan en altas concentraciones de sal) crecen mejor con agua = 0.80.
Variaciones en la actividad de agua puede afectar la tasa de crecimiento, la composición celular y la actividad metabólica de la bacteria, debido a que si no disponen de suficiente cantidad de agua libre en el medio necesitaran realizar más trabajo para obtenerla y disminuirá el rendimiento del crecimiento.
Potencial de Oxido-Reducción
El Potencial de Oxido-Reducción es una medida de la tendencia del medio a donar o recibir electrones. Es crítico para el crecimiento de los microorganismos y generalmente está asociado con la presencia de oxígeno molecular disuelto en el medio el cual es muy oxidante. En medios que contienen oxígeno, en condiciones similares a las atmosféricas, el potencial redox varía entre 0,2 y 0,4 Voltios. Los anaerobios estrictos necesitan una atmósfera sin oxígeno pues deben crecer en medios reductores donde el potencial no sea mayor a -0,2 Voltios. Sin embargo, potenciales redox positivos creados por la presencia de otras sustancias químicas no afectan el crecimiento de los anaerobios más estrictos, aunque muchos anaerobios estrictos son inhibidos por potenciales mayores a -0.100 mV
Requerimientos químicos
Carbono
Este elemento puede aportarse a los microorganismos en forma muy diversa dependiendo del tipo de metabolismo que posean. El carbono es utilizado por los microorganismos para sintetizar los compuestos orgánicos requeridos para las estructuras y funciones de la célula.
Los microorganismos se pueden dividir en categorías nutricionales en base a dos parámetros: naturaleza de la fuente de energía y naturaleza de la fuente principal de carbono, energía y e-
Energía
Fototrofos: utilizan luz como fuente de energía.
Quimiotrofos: la fuente de energía es química.
Carbono
Autótrofos: utilizan como fuente de carbono al CO2 y a partir del cual sintetizan los esqueletos carbonados de los metabolitos orgánicos.
Heterótrofos: utilizan compuestos orgánicos como fuente de C y electrones.
Electrones
Litotrofos: utiliza moléculas inorgánicas
Organotroficos: utiliza moléculas inorgánicas
Combinándose estos parámetros se pueden establecer:
Autótrofos fotolitotróficos
l Heterótrofos fotoorganotroficos
l Autótrofos quimiolitotroficos
l Heterótrofos quimioorganotróficos
Nitrógeno
El nitrógeno es utilizado por las bacterias para formar aminoácidos, pirimidinas, purinas, etc., y puede provenir de fuentes diferentes.
Aminoácidos, carbohidratos y lípidos cofactores de enzimas
Oxígeno
Basados en los requerimientos de oxígeno molecular las bacterias se pueden dividir en 5 grupos:
Aerobios obligados: requieren oxígeno para el crecimiento pues dependen de este elemento para cubrir sus necesidades energéticas. El oxígeno es el aceptor final de electrones en la cadena respiratoria.
Anaerobios obligados: crecen en ausencia total de oxígeno porque necesitan un medio muy reductor. Utilizan respiración anaerobia donde los aceptores finales de electrones pueden ser generalmente SO42-, Fumarato2- o CO32-.
Anaerobios facultativos: pueden crecer en presencia o ausencia de oxígeno. Utilizan al oxígeno como aceptor final de electrones en la cadena respiratoria cuando está disponible, y en ausencia de oxígeno la energía la obtienen por fermentación o respiración anaerobia (generalmente el NO3- es un aceptor final de electrones en las enterobacterias).
Anaerobios aerotolerantes: pueden crecer en presencia o ausencia de oxígeno, pero la energía la obtienen por fermentación.
Microaerofilos: sólo pueden crecer con bajas tensiones de oxígeno porque las altas tensiones son tóxicas para este tipo de microorganismos (1 a 12% de O2 en la fase gaseosa). La energía la obtienen por respiración aeróbica, cuando no hay aceptores electrónicos terminales alternativos, o anaeróbica.
Azufre
El azufre puede ingresar en la célula reducido (grupos sulfhidrilos), como sulfato (debe ser reducido dentro de la célula para metabolizarse) o como aminoácidos azufrados. El azufre es utilizado para la síntesis de aminoácidos azufrados como la cisteína o metionina, que tienen un papel muy importante en la estructura terciaria de las proteínas (formación de puentes S-S) y en el sitio catalítico de enzima
