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Crecimiento de Cultivos Bacterianos
Representar gráficamente la población enorme que
resulta del crecimiento de un cultivo de
bacterias es una parte esencial de la
microbiología. Es necesario determinar el nº de
organismos, ya sea directamente, por recuento, ó
indirectamente, por medidas de actividad
metabólica. División Bacteriana El crecimiento de
bacterias se refiere a un aumento en el nº de
bacterias, no al aumento en el tamaño de la
célula individual. Las bacterias normalmente se
reproducen por fisión binaria. (Fig. 1)
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Fig. 1 Fisión binaria en bacterias
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Paso 1 La célula se elonga y se replica el DNA
cromosomal. Paso 2 La pared y membrana celular
comienzan su crecimiento hacia adentro en un
punto entre las dos regiones del DNA
cromosomal. Paso 3 Las paredes celulares en
crecimiento se encuentran, formando una pared
transversal. Paso 4 Se forman dos células
idénticas a la célula parenteral. Unas pocas
especies bacterianas se reproducen por gemación,
forman un brote que se elonga hasta que su tamaño
se aproxima al de la célula parenteral, y luego
se separa. Algunas bacterias filamentosas
(ciertos actinomycetes) se reproducen formando
cadenas de esporos, que se forman en las puntas
de los filamentos. De un fragmento (una nueva
especie filamentosa), se inicia el crecimiento de
una célula nueva. Tiempo de Generación Para
calcular el tiempo de generación de una bacteria,
consideramos solamente reproducción por fisión
binaria. (Fig. 2)
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Fig. 2 Cuando el nº aritmético de células en
cada generación se expresa como una potencia de
2, el exponente se refiere a las duplicaciones ó
generaciones que ocurrieron. Una división
celular produce dos células, y ellas a su vez
producen cuatro y así sucesivamente. Por tanto se
expresa el nº aritmético de células en cada
generación como una potencia de 2, el exponente
hace referencia a las duplicaciones ó
generaciones que han ocurrido. El tiempo
requerido para que una célula se divida (y la
población se duplique), se llama tiempo de
generación. Varía considerablente entre los
organismos, y con las condiciones ambientales tal
como la temperatura.
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La mayoría de las bacterias tienen un tiempo de
generación de 1 a 3 hr, otras requieren más de 24
hr por generación. Si la fisión binaria continúa
libremente, se producirían un nº enorme de
células. Si una duplicación ocurre cada 20 min,
que es el caso de E. coli, bajo condiciones
favorables, después de 20 generaciones una célula
inicial llegaría a más de 10 6 células. Esto
requiere al menos 7 hr. En 30 generaciones, ó 10
hr, la población sería de 1 billón, y en 24 hr
correspondería a un nº con 21 ceros. Es difícil
graficar cambios en la población de tal magnitud,
usando nº aritméticos. Esta es la razón de porque
se usa una escala logarítmica para graficar
crecimiento bacteriano. Representación
logarítmica de Poblaciones Bacterianas Para
ilustrar la diferencia entre graficar logaritmica
y aritméticamente una población de bacterias,
expresamos 20 generaciones de bacterias de las
dos maneras. En 5 generaciones (25), serían 32
células, en 10 generaciones, serían 1024 células,
etc. (Fig. 3)
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Fig. 3
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Fig. 4
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En la (Fig. 4) la línea aritmética no muestra
claramente los cambios en la población en los
estadíos tempranos de la curva de crecimiento en
esa escala. De hecho las primeras 10
generaciones no aparecen en la línea base. La
línea de puntos muestra como se puede superar
este problema, graficando como log10 el nº de la
población. El log10 se grafica para 5, 10, 15, y
20 generaciones. En la línea recta una población
de 109 células, en log10 equivale a 9, o sea que
puedo acomodar el crecimiento en un espacio
relativamente pequeño. Fases de
Crecimiento Cuando se inoculan unas pocas
bacterias en un medio de crecimiento líquido y la
población se cuenta a intérvalos, se puede
graficar una curva de crecimiento. Tiene 4 fases.
(Fig. 5)
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Fig. 5 Curva de Crecimiento
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Fase de Retardo El nº de células cambia muy poco
ya que no se reproducen inmediatamente en un
nuevo medio. Hay poco ó nada de división celular,
puede durar 1 hr ó varios días. Durante este
tiempo las células no están dormidas, la
población microbiana sufre un período de
actividad metabólica intensa, en particular el
DNA y síntesis enzimática. Fase logarítmica Las
células comienzan a dividirse y entran en un
período de crecimiento que aumenta
logarítmicamente. La reproducción celular es más
activa durante este período, y el tiempo de
generación alcanza un mínimo constante. Debido a
que el tiempo de generación es constante, un
gráfico logarítmico de crecimiento durante la
fase logarítmica es una línea recta. La fase
logarítmica es el tiempo cuando las células son
más activas metabólicamente, y es el preferido
para propósitos industriales, donde se necesita
en forma eficiente la producción de un producto
en particular. Sin embargo durante la fase
logarítmica de crecimiento, los microorganismos
son muy sensibles a las condiciones adversas. Ej
radiación y drogas antimicrobianas, como la
penicilina, que ejerce su efecto interfiriendo
con un paso importante en el proceso de
crecimiento, y por lo tanto es perjudicial a las
células en esta fase.
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Fase Estacionaria Si continúa el crecimiento
exponencial indefinidamente, se llegaría a nº de
células muy grandes. Ej una sola bacteria (con un
peso de 9.5 1013 gr por célula) que se divide
cada 20 min durante 25.5 hr, teoricamente produce
una población equivalente en peso a un
portaviones de 80000 toneladas. Esto no puede
suceder, así que la velocidad de crecimiento
disminuye, se establece un balance entre la
muerte microbiana de células y las células
nuevas, de esa manera se estabiliza la
población. Las actividades metabólicas de células
sobrevivientes individuales, también disminuye en
esta etapa. Este período de equilibrio se llama
fase estacionaria. Porque el crecimiento
exponencial se detiene no está claro. El
agotamiento de nutrientes, la acumulación de
productos de desecho, y los cambios dañinos en el
pH juegan un papel importante. En un quimiostato,
la población se puede mantener en crecimiento
exponencial indefinidamente, por que sale el
medio agotado y entra medio fresco. Fase de
Muerte Cuando el nº de muertes excede el nº de
células nuevas formadas, la población entre en
una fase de declinamiento logarítmico.
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Bibliografía

• Tortora, Funke, Case. Microbiology An
  Introduction. 6ta edición. Addison Wesley.1998