Crecimiento Celular (Ecu. De Monod)
Páginas: 5 (1170 palabras)
Publicado: 22 de abril de 2012
Crecimiento celular
En este apartado vamos a revisar el estudio de la cinética del crecimiento de microrganismos que crecen aislados. Esta es la forma de crecimiento de la levadura (hongo unicelular) y de las bacterias.
Es importante conocer la cinética de crecimiento de los cultivos microbianos porque es necesario poder predecir cómo va a evolucionar un cultivo, cómo va a irconsumiéndose el substrato y cómo se va a ir acumulando el producto de una fermentación. Sin conocer estos factores es muy imprudente iniciar el cultivo en un fermentador de 10.000 litros, por ejemplo, con el coste que ello supone, puesto que no podemos predecir qué va a pasar, cuándo va a completarse el crecimiento, cómo se va a acumular el producto, etc.
Las células aisladas cultivadas en unvolumen finito de medio de cultivo apropiado van utilizando los nutrientes que tienen disponibles con la mayor eficiencia y rapidez que pueden, sintetizando sus propios componentes celulares y dividiéndose en cuanto han podido duplicar su masa y su material genético. El tiempo que tarda una célula en hacer todo lo anterior es lo que conocemos como tiempo de generación y puede variar desde unos 20minutos en condiciones óptimas hasta varios meses en condiciones del suelo.Cada vez que transcurre un tiempo de generación, el número de células se duplica, siguiendo, por tanto, un incremento exponencial.
Si llamamos N0 al número de células inicial, y g al número de generaciones transcurridas, el número de células final (N) será: | |
Llamando T al tiempo de generación y t al tiempo de cultivotranscurrido, la ecuación anterior puede transformarse en la siguiente: | |
Las ecuaciones exponenciales son muy difíciles de manejar gráficamente, por ello es mejor transformarlas en algo más simple, como puede ser una recta.
Para transformar las ecuaciones anteriores en una recta, tomamos logaritmos en los dos términos y resulta: | |
Esto es: el logaritmo del número de células crecelinealmente con el tiempo a razón de una constante igual a ln2/T. Si el tiempo de generación T es muy grande, el crecimiento tendrá poca pendiente (será lento) y si T es pequeño el crecimiento será rápido.
En un crecimiento equilibrado, todos los parámetros de crecimiento evolucionan en paralelo. Esto es: el incremento en el número de células, en la biomasa de cultivo y en la acumulación demetabolitos primarios, proteínas, ácidos nucleicos etc., es paralelo. Por tanto, en la ecuación anterior N puede representar cualquiera de estos factores.
Otra forma de representar la cinética es considerando el incremento en el número de células (dN) en un intervalo corto de tiempo (dt). En este caso, la ecuación que describe la cinética es la siguiente: | |
esto es: el incremento del número decélulas (dN) por unidad de tiempo (dt) es proporcional al número de células presentes en el cultivo (N). A la constante de proporcionalidad (µ) se le denomina tasa de crecimiento y puede considerarse algo así como la probabilidad de que una célula se divida en un tiempo determinado.
Integrando la ecuación anterior durante el tiempo de cultivo, se transforma en la siguiente función exponencial: | |la transformación de esta ecuación en una recta (tomando logaritmos) rinde lo siguiente: | |
esto es: el incremento del logaritmo del número de células aumenta linealmente con el tiempo siendo la constante de proporcionalidad µ. Comparando esta ecuación con la similar presentada más arriba, podemos concluir que µ = ln2/T y, por consiguiente, que T = ln2/µ. Es decir, que hay una correlacióninversa entre el valor de la tasa de crecimiento (µ) y el tiempo de generación.
Estas ecuaciones nos permiten predecir cuál será el número de células, masa celular, etc. después de un cierto tiempo de cultivo (t) si conocemos µ; o bien, poder calcular la tasa de crecimiento µ a partir de medidas experimentales del incremento en el número de células, biomasa, etc.
El gráfico representa la...
En este apartado vamos a revisar el estudio de la cinética del crecimiento de microrganismos que crecen aislados. Esta es la forma de crecimiento de la levadura (hongo unicelular) y de las bacterias.
Es importante conocer la cinética de crecimiento de los cultivos microbianos porque es necesario poder predecir cómo va a evolucionar un cultivo, cómo va a irconsumiéndose el substrato y cómo se va a ir acumulando el producto de una fermentación. Sin conocer estos factores es muy imprudente iniciar el cultivo en un fermentador de 10.000 litros, por ejemplo, con el coste que ello supone, puesto que no podemos predecir qué va a pasar, cuándo va a completarse el crecimiento, cómo se va a acumular el producto, etc.
Las células aisladas cultivadas en unvolumen finito de medio de cultivo apropiado van utilizando los nutrientes que tienen disponibles con la mayor eficiencia y rapidez que pueden, sintetizando sus propios componentes celulares y dividiéndose en cuanto han podido duplicar su masa y su material genético. El tiempo que tarda una célula en hacer todo lo anterior es lo que conocemos como tiempo de generación y puede variar desde unos 20minutos en condiciones óptimas hasta varios meses en condiciones del suelo.Cada vez que transcurre un tiempo de generación, el número de células se duplica, siguiendo, por tanto, un incremento exponencial.
Si llamamos N0 al número de células inicial, y g al número de generaciones transcurridas, el número de células final (N) será: | |
Llamando T al tiempo de generación y t al tiempo de cultivotranscurrido, la ecuación anterior puede transformarse en la siguiente: | |
Las ecuaciones exponenciales son muy difíciles de manejar gráficamente, por ello es mejor transformarlas en algo más simple, como puede ser una recta.
Para transformar las ecuaciones anteriores en una recta, tomamos logaritmos en los dos términos y resulta: | |
Esto es: el logaritmo del número de células crecelinealmente con el tiempo a razón de una constante igual a ln2/T. Si el tiempo de generación T es muy grande, el crecimiento tendrá poca pendiente (será lento) y si T es pequeño el crecimiento será rápido.
En un crecimiento equilibrado, todos los parámetros de crecimiento evolucionan en paralelo. Esto es: el incremento en el número de células, en la biomasa de cultivo y en la acumulación demetabolitos primarios, proteínas, ácidos nucleicos etc., es paralelo. Por tanto, en la ecuación anterior N puede representar cualquiera de estos factores.
Otra forma de representar la cinética es considerando el incremento en el número de células (dN) en un intervalo corto de tiempo (dt). En este caso, la ecuación que describe la cinética es la siguiente: | |
esto es: el incremento del número decélulas (dN) por unidad de tiempo (dt) es proporcional al número de células presentes en el cultivo (N). A la constante de proporcionalidad (µ) se le denomina tasa de crecimiento y puede considerarse algo así como la probabilidad de que una célula se divida en un tiempo determinado.
Integrando la ecuación anterior durante el tiempo de cultivo, se transforma en la siguiente función exponencial: | |la transformación de esta ecuación en una recta (tomando logaritmos) rinde lo siguiente: | |
esto es: el incremento del logaritmo del número de células aumenta linealmente con el tiempo siendo la constante de proporcionalidad µ. Comparando esta ecuación con la similar presentada más arriba, podemos concluir que µ = ln2/T y, por consiguiente, que T = ln2/µ. Es decir, que hay una correlacióninversa entre el valor de la tasa de crecimiento (µ) y el tiempo de generación.
Estas ecuaciones nos permiten predecir cuál será el número de células, masa celular, etc. después de un cierto tiempo de cultivo (t) si conocemos µ; o bien, poder calcular la tasa de crecimiento µ a partir de medidas experimentales del incremento en el número de células, biomasa, etc.
El gráfico representa la...
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