Cinética Microbiana

Reproducción bacteriana Fisión binaria Una célula se divide en dos después de desarrollar una pared transversa. Generalmente es asexual aunque en algunas especies puede ser precedida de conjugación. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Fisión Binaria Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Conjugación Bacteriana La transferencia de material genético de una célula a otra requiere contacto real. Se realiza mediante la unión a través de una fimbria sexual (“F”). Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Las células masculinas F contienen una pieza circular de ADN llamada factor fertilidad o F. Las células femeninas F- carecen de este facto y son receptoras durante la conjugación. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

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Otras formas de reproducción bacteriana: Esporas Fragmentación Gemación Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Reproducción de levaduras: Saccharomyces cerevisiae (levadura del pan) se pueden observar algunas células gemando. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa Tomada de:Lim, D. 1998. Microbiology. Mc Graw-Hill. Estados Unidos

Germinación de esporas de hongos Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Crecimiento Apical: Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Crecimiento Apical: Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Crecimiento Se define como un incremento ordenado de los principales constituyentes de un organismo. Involucra síntesis de estructuras celulares, ácidos nucleicos, proteínas y otros componentes celulares a partir de nutrientes. Todos los seres vivos toman nutrientes y excretan productos de desecho. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Fases de crecimiento. Fase lag Es un período de adaptación, cuando un cultivo de m.o. es llevado de un ambiente a otro. Los m.o. sufren una reorganización tanto en su velocidad de crecimiento como en sus constituyentes macromoleculares. Durante esta etapa la masa celular puede cambiar sin cambiar el número de células. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Fases de crecimiento. Fase log ó exponencial Es un período de balance o de estado estacionario en el crecimiento, durante el cual la velocidad específica de crecimiento es constante. La composición química del medio de cultivo esta cambiando debido a que los nutrientes se están consumiendo y productos metabólicos son producidos. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Fases de crecimiento. Fase estacionaria Los nutrientes se agotan y productos tóxicos se acumulan, crecimiento es más despacio con un número de células constante. La masa total puede permanecer constante pero el número de células puede descender. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Fases de crecimiento. Fase de decaimiento o muerte Un gran número de células muere. Los nutrientes se agotan y productos tóxicos se acumulan. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Crecimiento... Bajo condiciones exponenciales se describe: dX/dt=mX….. (1) dN/dt=mn N….. (2) donde: X Concentración de m.o. en g/l N Concentración de m.o. en células/l t Tiempo m Velocidad específica de crecimiento en h-1 (masa) mn Velocidad específica de crecimiento en h-1 (número) Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Crecimiento... dX/x=mdt Xt=X0emt….(3) Xt es la concentración de m.o. en g/l en tiempo (t) X0 es la concentración inicial de m.o. en g/l e es la base de logaritmo natural Si la velocidad específica de crecimiento es constante lnXt=lnX0+ mt ….. (4) La ec. 4 puede ser resuelta para el caso en el cual Dt=td, el tiempo requerido para X2=2X1 td=ln2/m=0.693/m....(5) Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

La velocidad específica de crecimiento es obtenida a partir de la pendiente de una gráfica de lnX vs tiempo Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Tiempo de generación o duplicación Las bacterias generalmente se reproducen por fisión binaria. En este proceso una célula crece progresivamente para posteriormente dividirse en dos células iguales. El tiempo requerido para que la célula se divide (o para que la población de un organismo se duplique en número) se conoce como tiempo de generación o duplicación. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Ejemplo de crecimiento exponencial Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Número de generaciones N0=número inicial de la población Nt=número final de la población en un tiempo t n=número de generaciones en un tiempo t Nt= N02n logNt= logN0+ nlog2 n=(logNt- logN0) /log2 n=(logNt- logN0) /0.301 Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Constante de velocidad media del crecimiento (k) k es el número de generaciones por unidad de tiempo (generaciones por hora) k=n/t=(logNt- logN0) /0.301t Si n=1, tiempo medio de generación o duplicación(g) Nt= 2N0 k= (log 2N0 - logN0 )/0.301g k=1/g g=1/k Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Descripción del crecimiento en hongos filamentosos Xt es la concentración de m.o. en g/l en tiempo (t) X0 es la concentración inicial de m.o. en g/l Xmax es la concentración máxima de m.o. en g/l (t) m Velocidad específica de crecimiento en h-1 (masa)

Ejemplo de cinética de crecimiento con diferentes concentraciones de sustrato (glucosa) de Aspergillus niger Larralde-Corona et al., (1997)

m Velocidad específica de crecimiento Ecuación de Monod Describe la velocidad de crecimiento en relación a la concentración de nutrientes. m =mmax [S/Ks+S] donde: m Velocidad específica de crecimiento mmax Velocidad máxima específica de crecimiento S Concentración de sustrato Ks Constante de afinidad del m.o. al sustrato Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Velocidad específica de crecimiento mmax 0.5mmax Ks Concentración de Sustrato Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Rendimiento celular Expresa la masa celular obtenida o cantidad de producto por unidad de masa o sustrato consumido Yx/s = DX/DS, Yp/s= DP/DS, Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Existen diferentes métodos para medir crecimiento: Conteo directo al microscopio Método del número más probable Dilución en placa Turbidimetria Peso seco Actividad celular Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

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Determinación de cantidades usando cámaras de conteo Se puede necesitar contar el número de organismos en un volumen dado de líquido. Este tipo de conteo está asociado con pruebas bacteriológicas o médicas. Existen varias cámaras diseñadas para contar precisamente células u organismos en condiciones diversas.

Hemocitómetro o Cámara cuenta glóbulos Este sistema tiene 2 áreas de conteo separadas, cada una debe contener de 0.1 mm3 de muestra cuando se cubre con un cubre objetos especial. Áreas de conteo

Cubre objetos especial Un cubreobjetos especial, grueso se monta sobre dos barras de cristal y esto forma las dos cámaras. Bar Bar

Cuadrículas de conteo Líneas finas en le piso de la cámara ayudan con el conteo celular. El # células por ml = Promedio del # de células de los cuadros de las esquinas x 104.

La transferencia de la suspensión celular se hace por capilaridad Llene la cámara con la suspensión celular utilizando una pipeta con punta fina aplicándola sobre el área escavada de la cámara Deje la suspensión entrar por capilaridad No ejercer presión durante el llenado con presión

Cámara cuenta hongos de Howard Fue diseñada especialmente para contar hongos y levaduras en un volumen dado de alimento. La estructura es similar a la des hemocitómetro pero no tiene cuadrícula en el piso de la cámara. Un disco ocular de Howard en el ocular del microscopio se usa para facilitar el conteo.

Cámara cuenta hongos de Howard

Cámara de conteo de Sedgewick-Rafter Consiste de un marco de bronce o poliestireno rectangular pegado a un portaobjetos y cubierto con otro. Esto crea una cámara de conteo de 1 ml. Esta cámara es usada en laboratorios de limnología para contar plancton en 1 ml de muestra de agua.

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Tiempo de generación o duplicación Tdpromedio en bacterias: 15-20’ o bien de 45-60’. Tdpromedio en levaduras: 90-120’. Tdpromedio en hongos: 60-90’ o bien de 4-8 horas. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Crecimiento críptico Se puede observar durante la fase estacionaria, en la que se produce un medio complejo debido a lisis celular a partir de la cual los m.o. pueden crecer como en etapa exponencial. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Crecimiento sincronizado Son poblaciones de células que están en la misma etapa de crecimiento. Se pierde la sincronía debido a que las diferentes poblaciones no envejecen igual. El crecimiento sincronizado puede ser obtenido mediante la alteración del ambiente (temperatura,o nutrientes). Por ejemplo: Baja temperatura a que los m.o. aumentan su talla pero no hay división, para después incrementar temperatura a la optima. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa

Un quimostato permite mantener la población microbiana constante. Consiste de un reservorio con medio estéril un regulador de flujo que controla la adición de medio fresco al cultivo. El reservorio del cultivo a su vez tiene paso a otro recipiente que colecta el medio agotado. Keiko Shirai: UAM-Iztapalapa