CRECIMIENTO MICROBIANO
Páginas: 22 (5463 palabras)
Publicado: 29 de marzo de 2015
CRECIMIENTO MICROBIANO. Definición.
Entendemos por crecimiento microbiano el aumento del número de microorganismos a lo largo del tiempo. Por tanto, no nos referimos al crecimiento de un único microorganismo (ciclo celular), sino al demográfico. El crecimiento de una población es el aumento del número de células como consecuencia de un crecimiento individual y posterior división
1.1. CICLO CELULAR
Las células aisladas cultivadas en un volumen finito de medio de cultivo apropiado van utilizando los nutrientes que tienen disponibles, sintetizando sus propios comp
onentes celulares y dividiéndose en cuanto duplican su masa y su material genético. El tiempo que tarda una célula en cumplir ese proceso se denomina tiempo de generación (τ) y puede variar desde unos 20 minutos encondiciones óptimas hasta varios meses en condiciones ambientales. Cada vez que transcu
rre un tiempo de generación, el número de células se duplica, siguiendo, por tanto, un incremento exponencial.
2. CINÉTICA DE CRECIMIENTO DE UN CULTIVO DISCONTINUO. PARÁMETROS.
En este apartado vamos a revisar el estudio de la cinética del crecimiento demicroorganismos que crecen aislados que no formanningún tipo de estructura. Esta es la forma de crecimiento de las levaduras (hongo unicelular) y bacterias.
Es importante conocer la cinética de crecimiento de los cultivos microbianos para predecir cómo va a evolucionar un cultivo, cómo va a ir consumiéndose el substrato y cómo se van a ir acumulando los productos del cultivo. Conociendo estos factores es posible iniciar el cultivo a mayoresescalas.
2.1 TRATAMIENTO DEL CRECIMIENTO COMO PROGRESIÓN GEOMÉTRICA
Las bacterias crecen siguiendo una progresión geométrica en la que el número de individuos se duplica al cabo de un tiempo determinado denominado tiempo de generación(τ). De esta forma, podemos calcular el número de bacterias (N) al cabo de un número de generaciones (n) usando la ecuación siguiente:
N = N0 2g (ecuación 1)
siendo N0 elnúmero de células en el momento actual. El número de generaciones se puede calcular de la siguiente forma:
g = t / τ (ecuación 2)
donde t es el tiempo transcurrido.
Por consiguiente, combinando las ecuaciones 1 y 2:
N = N0 2t/τ (ecuación 3)
Las ecuaciones exponenciales son muy difíciles de manejar gráficamente, por ello es mejor transformarlas en otras más simples. Para transformar una ecuaciónexponencial en una recta, tomamos logaritmos en los dos términos y resulta:
lnN = lnN0 + (t/τ) ln2 (ecuación 4) ó
logN = log N0 + (t/τ) log2
El logaritmo del número de células crece linealmente con el tiempo a razón de una constante igual a ln2/τ. Si el tiempo de generación τ es muy grande, el crecimiento tendrá poca pendiente (será lento) y si τ es pequeño el crecimiento será rápido. En uncrecimiento equilibrado, todos los parámetros de crecimiento (número de células, biomasa de cultivo, acumulación de metabolitos primarios, proteínas, ácidos nucleicos etc.) evolucionan en paralelo. Por tanto, en la ecuación anterior N puede representar cualquiera de estos factores.
2.2. TRATAMIENTO DEL CRECIMIENTO EN FUNCIÓN DE LA TASA DE CRECIMIENTO μ
Otra forma de representar la cinética esconsiderando 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:
dN/dt = μN (ecuación 5)
esto es: el incremento del número de células (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 decrecimiento.
Integrando la ecuación anterior durante el tiempo de cultivo, se transforma en la siguiente función exponencial:
N = N0 eμt (ecuación 6)
la transformación de esta ecuación en una recta (tomando logaritmos) rinde lo siguiente:
lnN = lnN0 + μt (ecuación 7)
El incremento del logaritmo del número de células aumenta linealmente con el tiempo siendo la constante de proporcionalidad μ.
Comparando...
Entendemos por crecimiento microbiano el aumento del número de microorganismos a lo largo del tiempo. Por tanto, no nos referimos al crecimiento de un único microorganismo (ciclo celular), sino al demográfico. El crecimiento de una población es el aumento del número de células como consecuencia de un crecimiento individual y posterior división
1.1. CICLO CELULAR
Las células aisladas cultivadas en un volumen finito de medio de cultivo apropiado van utilizando los nutrientes que tienen disponibles, sintetizando sus propios comp
onentes celulares y dividiéndose en cuanto duplican su masa y su material genético. El tiempo que tarda una célula en cumplir ese proceso se denomina tiempo de generación (τ) y puede variar desde unos 20 minutos encondiciones óptimas hasta varios meses en condiciones ambientales. Cada vez que transcu
rre un tiempo de generación, el número de células se duplica, siguiendo, por tanto, un incremento exponencial.
2. CINÉTICA DE CRECIMIENTO DE UN CULTIVO DISCONTINUO. PARÁMETROS.
En este apartado vamos a revisar el estudio de la cinética del crecimiento demicroorganismos que crecen aislados que no formanningún tipo de estructura. Esta es la forma de crecimiento de las levaduras (hongo unicelular) y bacterias.
Es importante conocer la cinética de crecimiento de los cultivos microbianos para predecir cómo va a evolucionar un cultivo, cómo va a ir consumiéndose el substrato y cómo se van a ir acumulando los productos del cultivo. Conociendo estos factores es posible iniciar el cultivo a mayoresescalas.
2.1 TRATAMIENTO DEL CRECIMIENTO COMO PROGRESIÓN GEOMÉTRICA
Las bacterias crecen siguiendo una progresión geométrica en la que el número de individuos se duplica al cabo de un tiempo determinado denominado tiempo de generación(τ). De esta forma, podemos calcular el número de bacterias (N) al cabo de un número de generaciones (n) usando la ecuación siguiente:
N = N0 2g (ecuación 1)
siendo N0 elnúmero de células en el momento actual. El número de generaciones se puede calcular de la siguiente forma:
g = t / τ (ecuación 2)
donde t es el tiempo transcurrido.
Por consiguiente, combinando las ecuaciones 1 y 2:
N = N0 2t/τ (ecuación 3)
Las ecuaciones exponenciales son muy difíciles de manejar gráficamente, por ello es mejor transformarlas en otras más simples. Para transformar una ecuaciónexponencial en una recta, tomamos logaritmos en los dos términos y resulta:
lnN = lnN0 + (t/τ) ln2 (ecuación 4) ó
logN = log N0 + (t/τ) log2
El logaritmo del número de células crece linealmente con el tiempo a razón de una constante igual a ln2/τ. Si el tiempo de generación τ es muy grande, el crecimiento tendrá poca pendiente (será lento) y si τ es pequeño el crecimiento será rápido. En uncrecimiento equilibrado, todos los parámetros de crecimiento (número de células, biomasa de cultivo, acumulación de metabolitos primarios, proteínas, ácidos nucleicos etc.) evolucionan en paralelo. Por tanto, en la ecuación anterior N puede representar cualquiera de estos factores.
2.2. TRATAMIENTO DEL CRECIMIENTO EN FUNCIÓN DE LA TASA DE CRECIMIENTO μ
Otra forma de representar la cinética esconsiderando 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:
dN/dt = μN (ecuación 5)
esto es: el incremento del número de células (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 decrecimiento.
Integrando la ecuación anterior durante el tiempo de cultivo, se transforma en la siguiente función exponencial:
N = N0 eμt (ecuación 6)
la transformación de esta ecuación en una recta (tomando logaritmos) rinde lo siguiente:
lnN = lnN0 + μt (ecuación 7)
El incremento del logaritmo del número de células aumenta linealmente con el tiempo siendo la constante de proporcionalidad μ.
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