Cinética Microbiana: Crecimiento Exponencial y Tiempo de Duplicación, Apuntes de Microbiología

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Microbiologia General

Trimestre 16-P

8. Cinética microbiológica

Estimación de CRECIMIENTO

La selección de un método para cuantificar el crecimiento microbiano, depende de:  Propiedades de la biomasa (bacterias, hongos)  Propiedades del medio de cultivo  Sensibilidad requerida  Confianza del método  Velocidad necesaria

Métodos de crecimiento

 Medida del número de células

 Cuenta directa al microscopio: conteo de células totales  cámaras especiales para conteo  Cuenta en placa: conteo solo de células viables

 Medida de la masa celular

 Peso seco: se recupera la biomasa del medio de cultivo, se seca y se pesa (filtración, centrifugación)  Turbidez: cuantificación de la DO de una suspensión de células  curva patrón con número conocido de células Masa celular  número de células  se puede estimar uno para conocer el otro

Cámaras de recuento

 Ventajas:

 Conteo rápido de microorganismos

 Limitaciones:

 No se distinguen las células muertas de las vivas  Células pequeñas son difíciles de distinguir  Se requiere tiempo y habilidad  Se requiere un microscopio de contraste de fases si las células no están teñidas  No es buen método para suspensiones muy diluidas (< 10 6 células/mL)

Cuenta en placa

 Fundamento: cada célula viable forma una colonia  UFC: se cuantifica el número de células a través del conteo de colonias  Ventaja: solo se cuentan las células viables  las que pueden reproducirse (dividirse)  Dos técnicas (medios sólidos):  Siembra en superficie  ≤ 0.1 mL de muestra sobre la superficie del medio  Vertido en placa  0.1 - 1.0 mL de muestra en la caja, se vierte el medio fundido (~45°C) y se homogeneiza Colonias superficiales Colonias superficiales Colonias sub-superficiales

Cuenta en placa: DILUCIONES SERIADAS

Turbidimetría

 Método más rápido (espectrofotómetro)

 Turbidez en una suspensión celular  las células dispersan la luz  se cuantifica la luz transmitida  No. de células  DO (turbidez)   número de células   turbidez (DO)  Desventaja: problemas asociados al medio de cultivo y a la presencia de partículas GRAVIMETRÍA  Se cuantifica el peso seco de una muestra  Filtración (< 0.2 μm) de la suspensión de BM  secado  peso BM  Centrifugación  secado  peso del precipitado  Desventaja: incluye microorganismos muertos, materia orgánica, polímeros extracelulares

CRECIMIENTO

Incremento ordenado de todos los constituyentes

químicos de los microorganismos  aumento en la

masa microbiana o en el número de células

FASES DE CRECIMIENTO

Fases de crecimiento Exp Estacionaria Muerte Tiempo Crecimiento Cultivo en lote o “batch”  Lote (batch): el medio NO se renueva  crecimiento en un volumen fijo que se altera continuamente por el crecimiento microbiano  Continuo: el medio se renueva constantemente  número de células y estado metabólico constantes  estado de equilibrio

CULTIVO EN LOTE (FASES DE CRECIMIENTO)

Exponencial: fase Exp  Condiciones óptimas para el crecimiento  los microorg. crecen y se multiplican  aumento logarítmico  La tasa de crecimiento es máxima y el tiempo de duplicación (td) es mínimo  La fase Exp no puede durar indefinidamente  p. ej.:  Si una bacteria con un td de 20 min crece a esa velocidad por 48 h  población equivalente a 4,000 veces el peso de la Tierra (peso de una bacteria:  10 -12^ g) dx/dt = μx

CULTIVO EN LOTE (FASES DE CRECIMIENTO)

Fase de muerte  Generalmente también es logarítmica, pero más lenta que el crecimiento Exp  Tasa de muerte > tasa de crecimiento Fase estacionaria  El cultivo está limitado por nutrientes y/o por acumulación de productos

 Tasa de crecimiento = Tasa de muerte

dx/dt = 0 dx/dt = -kx

CULTIVO CONTINUO

 Tasa de dilución  controla la tasa de crecimiento    el microorganismo no crece suficientemente rápido para igualar la tasa de dilución: lavado    una parte de la población muere por falta de nutrientes  [nutriente limitante]  controla la densidad celular (células/mL)  [Nutriente] limitante    densidad celular Concentración de sustrato Tiempo de duplicación Densidad celular (biomasa) Tasa de dilución

8. Cinética microbiológica