Crecimiento bacteriano

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					Crecimiento bacteriano.
Las bacterias pueden crecer en tamaño como todo ser vivo, pero es muy
difícil explicar el crecimiento individual de una célula bacteriana. Por lo
tanto, cuando se habla de crecimiento bacteriano normalmente se habla de
crecimiento en nº (proliferación).
Una célula individual crece hasta un determinado tamaño a partir del cual la
célula se divide porque la superficie que tiene no es suficiente para
mantener su volumen (la superficie crece al cuadrado y el volumen, al cubo).
El intercambio de nutrientes se hace a través de la membrana (superficie),
pero el requerimiento de nutrientes viene determinado por su volumen.
Ese tamaño no es siempre el mismo. A más necesidad de nutrientes por
crecimiento rápido, menor es el tamaño al que se divide. Las células de
crecimiento lento alcanzan un tamaño menor.
Fisión binaria.
         Gram (-)
La fisión binaria más sencilla es la de las bacterias gram (-), por lo que es
más rápida y las gram (-) se pueden dividir más rápidamente que las gram (+)
Empieza con la replicación del ácido nucleico en ori-C. Después el mesosoma
septal comienza a formar un tabique al que se le unen una proteína
contráctil similar a la tubulina que va invaginando la m.p. Como existen ptos.
de unión entre m.p. y membrana externa, cuando la m.p. se retrae atrae
consigo la pared bacteriana y se forma un septo de división, formándose las
dos células hijas.

                       FISION BINARIA G(-)



                      Replicación del ADN                         Separación céluals hijas




                Invaginación de la pared y membrana




                                                  Formación del
                                                     Septo
        Gram (+)
Comienza igual que en las gram(-) pero cuando la proteína contráctil cierra
la m.p., ésta no es capaz de arrastrar consigo la pared, ya que es muy
gruesa. Sólo se invagina la m.p. y la pared no se altera. Se forma algo
parecido a dos protoplastos incluidos en una sola pared bacteriana. Entre
ambos hay espacio extracelular, por lo que entre estas dos células se
empieza a pared de tal manera que llegamos a tener dos células completas
rodeadas de su pared que a su vez están rodeadas de una pared común. Para
que ambas células puedan crecer la pared común se tiene que romper por
acción de las autolisinas y, como no hay quien la repare, se separan ambas
células hijas.



                                  FISION BINARIA G(+)


                                                                                  Formación de la pared


      Replicación del ADN

                                                  Depósito intercarlar de pared                               Acción de las autolisina




    Invaginación de la membrana

                                                                                                          Separación céluals hijas

                                  Tabicación de
                                  la preespora




Las bacterias proliferan a una velocidad +/- cte para unas determinadas
condiciones, que deben ser adecuadas, ya que las bacterias necesitan
factores de crecimiento:
         - Los que afectan al ambiente. Uno de los más importantes es la
             temperatura, pero también el pH, tensión O2, pr. Osmótica…
         - Los que afectan a los nutrientes. Las bacterias necesitan una
             fuente de energía, de C, de N, S y P e iones para mantener el
             equilibrio osmótico y metales pesados (oligoelementos). Existe
             un fenómeno: auxotrofia, que es la incapacidad de una bacteria
             de generar determinados nutrientes, por lo que hay que
            administrárselo artificialmente y sólo puede crecer cuando ese
            nutriente está en el medio.
Efecto de la temperatura sobre el crecimiento microbiano.


         Efecto de la T sobre el crecimiento microbiano




              T min                  T optima         T max




Hay una tªmín por debajo de la cual las bacterias no se dividen, una tªmáx
por encima de la cual las bacterias tampoco se dividen y una tª óptima a la
cual la velocidad de división es máxima.
La curva no es simétrica, la distancia entre la tªmín y la óptima es mayor
que la que hay entre la tªmáx y la óptima.
No es lo mismo lo que ocurre por debajo de la tªmín que por encima de la
tªmáx. Por debajo de la tªmín las bacterias no se dividen pero mantienen
esa capacidad y si aumenta la tª empiezan a dividirse (temperaturas
baceriostáticas). Tª mayores a la máx son temperaturas bactericidas, las
mata, hay una pérdida irreversible de la capacidad de división (muerte
bacteriana).
Las bacterias se dividen según el rango de temperatura óptima:
         Psicrófilas: 0-25º (les gusta el frío).
         Mesófilas: 25-40º (les gustan las tª intermedias).
         Termófilas: >40º (extremas: >100º)
Según la tensión de O2:
         Anaerobias estrictas: no sólo no utilizan el O2 como aceptor final de
         e- sino que además les es tóxico porque carecen de mecanismos de
         protección.
       Anaerobias aerotolerantes: no utilizan el O2 pero poseen
       mecanismos de protección del O2 (peroxidasa, dismutasa…)
       Anaerobias facultativas: bacterias que si tienen O2 realizan
       respiración aerobia y si no, utilizan un metabolismo anaerobio,
       generalmente fermentador.
       Microaerófilas: necesitan algo de O2 porque utilizan un metabolismo
       aerobio, pero sus mecanismos de protección del O2 son muy débiles
       y no son capaces de eliminar los productos tóxicos.
       Aerobias: necesitan O2 para vivir porque utilizan el O2 como aceptor
       final de e-.
Efecto del pH.


         Efecto del pH sobre el crecimiento microbiano




             pH min             pH óptimo               pH max




Ocurre lo mismo que con la tª pero la curva es más simétrica. Tenemos igual
un pH mín, un pH máx y un pH óptimo.
El efecto del pH mín y máx es equivalente: si disminuye mucho el pH o lo
aumentamos mucho, las bacterias mueren.
Los mismo pasa con la pr. Osmótica. Según esta las dividimos en:
       Halófilas. Pueden crecer en medios de concentraciones salinas
       elevadas.
       Osmófilas. Son capaces de crecer en medios con mucho azúcar.
       Xerófitas. Pueden vivir en ambientes muy secos
Tiempo de generación o de duplicación.
Cuando las bacterias tienen un aporte nutricional adecuado y un ambiente
óptimo, se dividen a una velocidad cte que viene definida por el tiempo de
generación (tiempo medio que tarda una bacteria en dividirse).



          Tiempo de Generación o de duplicación


                                      t1-t0
                         G=
                              nº de generaciones


           nº de generaciones = log2(N1/N0) = log2(N1)-log2(N0)


                         N1 = nº de bacterias a t1

                         N0 = nº de bacterias a t0




Las bacterias de interés sanitario tienen un tiempo de duplicación de 20-90
min.
Curva de crecimiento microbiano.


                 Curva de crecimiento microbiano


                               C               D




                           A-B Fase Lag
                    B      B-C Fase log o exponencial
                           C-D Fase estacionaria
                           D-E Fase de muerte            E
             A
Primero hay un segmento AB en el cual las bacterias comienzan a crecer un
poco más lentamente de lo que son capaces de crecer (fase de adaptación /
fase lag).
Después, BC, sería la fase en la cual la velocidad de crecimiento es mayor,
crecen exponencialmente. Es la fase logarítmica o exponencial.
Existe un momento en que el nº de células vivas permanece +/- cte: fase
estacionaria (CD). Es el pto de equilibrio en que las células que se dividen
compensan a las células que se mueren, por lo que no aumenta el nº de
células vivas.
Después de pasar una fase estacionaria viene una fase de muerte celular
(DE) en la cual el nº de células viables va decreciendo. Esta fase también es
exponencial: se muere una fracción de las células cada período de tiempo. Al
igual que hay un tiempo de duplicación también hay un tiempo de muerte.
Las bacterias no se mueren a la vez, por lo que los métodos que se utilizan
para matar a las bacterias no dependen sólo de la bacteria, sino del nº de
bacterias en la población inicial.
Cuando se miden en vez de las células viables las células totales, al llegar a
la fase estacionaria el nº de células sigue aumentando porque después
aunque la mayoría se mueran siempre queda alguna que se divide.
Para conocer el nº de bacterias tenemos:
        Método microscópico directo.
        Métodos indirectos (relacionamos por una recta de regresión):
           - Turbidez del cultivo.
           - Centrifugación.
Determinar las células viables requiere recuento. Para ello saco una fracción
de cultivo, lo diluyo, lo extiendo lo suficiente y cuento. La viabilidad se
define como unidades de formación de colonias (UFC), ya que una célula que
se divide es capaz de formar una colonia.
A nivel individual podemos considerar que tenemos una célula en reposo
esperando las condiciones ambientales óptimas (fase lag) y una vez
alcanzadas toma la decisión de dividirse. Primero crece en volumen, aumenta
su biomasa porque es necesaria para dividirse y empieza a dividirse. Esas
dos células hijas pueden seguir dos caminos: seguir dividiéndose porque las
condiciones son correctas (fase exponencial) o entrar en estasis, ralentizar
mucho su metabolismo. Se pensaba que cuando había escasez de nutrientes
o acúmulo de agentes tóxicos es cuando entraba en estasis, pero ahora se
sabe que es la propia célula la que decide mediante señal auto- o paracrina
(secreta sustancias al exterior que le indica la concentración bacteriana. Si
la concentración bacteriana es alta, se activan porque es indicativo de que
las condiciones son buenas). Estas células en estasis podrían empezar otra
vez a dividirse.
Existe una posibilidad más: entrada en un estado de apatía metabólica
similar a lo que ocurre en una endospora. Entra en una fase de dormancia
en la que prácticamente para el metabolismo.

         Fases del crecimiento bacteriano (nivel celular)


 A                                                   G

                                                          ?
                        C         D
 B                                                                       F

                                              ?



                                  E                  A Célula en reposo
                                                     B Célula dirigida a división
                                                     C Célula en crecimiento
         Fase exponencial                            D Célula en divisón
                                                     E Células hijas
         Fase estacionaria                           F Célula en estasis
                                                     G Célula en dormancia



Cuando hay pocos nutrientes se produce una respuesta general de estrés en
la que disminuye la velocidad de crecimiento para así disminuir la necesidad
de nutrientes.
Las células en       dormancia pueden iniciar el ciclo vegetativo. En el
micrococcus luteus el paso de estado de dormancia a estado activo es
producido por un factor soluble que segrega el mismo micrococcus. El
mycobacterium lo que hace es expresar determinados genes.
Medios de culativo.
Un cultivo es una mezcla de sustancias que permiten el crecimiento de las
bacterias en laboratorio.
Se pueden clasificar según sus características físicas en: sólidos,
semisólidos y líquidos. La diferencia es sólo la cantidad de una sustancia que
llevan para solidificar: agaragal, que absorbe el agua y se melifica.
        Sólidos (10-15% de agaragal). Tienen la ventaja de que, a no ser que
        la bacteria sea muy móvil (ej.: espiroqueta), la bacteria va a crecer
        ahí donde se deja.
        Semisólidos (5-10%). Se utilizan poco, sólo se utilizan para
        determinar la movilidad bacteriana. Si se hace una siembra y la
        bacteria es inmóvil, la bacteria crecerá en la cara interna del tubo
       donde hicimos la siembra, pero si la bacteria es móvil crecerá
       alrededor de ese tubo.
       Líquidos (no llevan agaragar). Son los que más fácilmente
       proporcionan nutrientes a las bacterias y, además, es más fácil
       determinar sustancias producidas por las bacterias porque es más
       fácil purificar sustancias en medio líquido.
Según sus propiedades biológicas:
       Generales. Aquellos que contienen los requisitos mínimos: fuente de
       C, N, S, P, energía, oligoelementos, pH adecuado…
       Enriquecidos. Son medios de cultivo generales a los cuales se les
       añaden algunas sustancias. Los específicos para determinadas
       bacterias. Ej.: agar-sangre (agar—gelificante, sangre—nutrientes).
       Si quiero cultivar una bacteria auxotrofa tengo que enriquecer el
       cultivo con esa sustancia que es incapaz de producir.
       Selectivas. Permiten seleccionar bacterias. Si siembro una mezcla
       de bacterias el medio permite el crecimiento de unas e impide el
       crecimiento de otras. Un cultivo general de bacterias no
       auxotróficas y autotróficas es selectivo para las no autotróficas.
       Diferenciales. Aquellos que permiten el crecimiento de varios tipos
       de bacterias pero la forma de crecer nos da información sobre
       alguna característica de las bacterias que nos permiten
       diferenciarlas. Los cultivos combinados son cultivos diferenciales
       para varias características a la vez.
       De transporte. Su única función es mantener vivas a las bacterias
       desde la toma de la muestra hasta su llegada al laboratorio. Les
       proporciona humedad (agar) y elimina los productos tóxicos (carbono
       activo).

				
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posted:2/17/2012
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