Medios de cultivo y crecimiento bacteriano

1. Crecimiento bacteriano y control
Medios de Cul3vo
Juan Manuel Carmen Cristóbal
Técnico Superior Universitario
Procesos Alimentarios

2. Medios de Cul3vo
• Para poder estudiar a un microorganismo es
necesario cul3varlo.
• Cul3var a un microorganismo es proporcionarle las
condiciones adecuadas para su crecimiento y
mul3plicación.
• El obje3vo principal de cul3var un microorganismo
es obtener un cul3vo axénico; es decir un cul3vo
puro que se forma a par3r de una sola célula

3. Nutrimentos
• Agua, carbohidratos, nitrógeno, fósforo, azufre,
calcio, cobre, etc…
• Condiciones ambientales: luz, temperatura,
oxigenación, humedad, etc.
• Las bacterias crecen a 37ºC y un pH 6.5-7.5
• Hongos a 27ºC y un pH de 4.5-6

5. Metabolismo microbiano
Toda célula realiza a lo largo de la vida procesos metabólicos
Anabolismo = conjunto de procesos de síntesis de componentes celulares
Requiere energía y moléculas orgánicas e inorgánicas.
Todos los procesos metabólicos que ocurren dentro de la célula son reacciones químicas.
Las enzimas (un tipo especial de proteínas) son catalizadores biológicos que favorecen y regulan la velocidad
de las reacciones metabólicas en las células.
METABOLISMO = ANABOLISMO + CATABOLISMO
Anabolismo y catabolismo se dan simultáneamente a lo largo de toda la vida de las células y están
íntimamente relacionados.
Catabolismo = procesos de degradación de moléculas orgánicas e inorgánicas
para generar energía y obtener materiales para el anabolismo.

6. Reacciones de degradación
(Catabolismo)
Comp. Orgánicos
(Fuentes de C y E)
Reacciones de síntesis
(Anabolismo)
E Q
Moléculas
orgánicas
simples
Hidratos de carbono
Proteínas
Lípidos
Ácidos nucleicos
Otras moléculas
A
M
BI
E
N
T
E
C
E
L
U
L
A
Deshechos
metabólicos
E
(Calor)
Esquema simplificado de metabolismo (quimioheterotrofo)

7. Ø Fuente de carbono
•CO2
•Materia orgánica
Ø Fuentes de energía
•Lumínica
•Materia orgánica o inorgánica
Organismos
•Fotótrofos
•Quimiótrofos
Organismos
•Autótrofos
•Heterótrofas
Ø Fuente de hidrógeno/e-
•Inorgánico
•Orgánico
TIPOS METABOLICOS EN LOS MICROORGANISMOS
Organismos
•Litotrofos
•Heterotrofos
Las posibles combinaciones son varias
Los compuestos orgánicos e inorgánicos usados son muchísimos
GRAN DIVERSIDAD METABOLICA EN EL MUNDO MICROBIANO

8. Todos
los organismos
Fototrofos
(energía de la luz)
Quimiotrofos
(energía de compuestos
químicos)
Heterotrofos
(C de compuestos
orgánicos)
Autotrofos
(C del CO2)
Heterotrofos
(C de compuestos
orgánicos)
Litotrofos
(H/e de compuestos
inorgánicos)
Organotrofos
(H/e de compuestos
orgánicos)
Los protozoos, los hongos y muchas bacterias (incluidas la
inmensa mayoría de las bacterias patógenas) son
quimioheterotrofos.
¡ y nuestras células también!

9. Otras fermentaciones
láctica, acética, acetobutílica, etc.
RESPIRACION ANAEROBIA (Ej: reducción de nitratos)
Glucosa Nitrato Nitrito Dióxido de carbono
Energía
C6H12O6 + NO3
- NO2
- + 6 CO2 + Energía
Otros aceptores de H/e-
SO4
2- ; CO2; Fe2+
FERMENTACION Ej:fermentación alcohólica
Glucosa Etanol Dióxido de carbono
C6H12O6 2 C2H6O + 2 CO2 + Energía
RESPIRACION AEROBIA
Glucosa Oxígeno Agua Dióxido de carbono
C6H12O6 + 6 O2 6 H2O + 6 CO2 +
Energía
¡MAS DIVERSIDAD METABOLICA!
Principales vías metabólicas generadoras de energía de los quimioheterotrofos
Todas las bacterias
•Utilizan otros H de C además de la glucosa (lactosa, sacarosa, maltosa, etc.)
Muchas bacterias
•Tienen al menos 2 posibilidades (respiración aerobia/fermentación; respiración anaerobia/
fermentación; etc.
•Tienen otras vías para generar energía a partir de proteínas, lípidos y hasta ¡plásticos y petróleo!

10. •Cada m.o tiene su propia dinámica de
crecimiento y su propio tiempo de duplicación
•El tiempo de duplicación cambia si se
modifica el ambiente (se retrasa si las
condiciones son adversas, se acelera si son
favorables)
•El límite está dado por su genética
En la fase exponencial se puede determinar
el tiempo en el cual la población se duplica
Organismo
Temp
. (°C)
Tiempo de
duplicación (hs)
BACTERIAS
Escherichia coli 37 0,28
Bacillus subtilis 40 0,43
Pseudomonas putida 30 0,75
Mycobacterium tuberculosis 37 6
Treponema pallidum 37 34
LEVADURAS
Saccahromyces cerevisiae 25 2
E. coli a 37 °C en condiciones óptimas
se duplica cada 20 min.
Al inicio -------------------- 10.000 células
A los 20 min. ------------- 20.000 células
A los 40 min. ------------ 40.000 células
A 18 hs. -------------------- ????
Requieren distintos tiempos
de incubación en el laboratorio
A
B
C
D

11. Crecimiento microbiano
•Aumento del tamaño (y biomasa) celular
•Es imposible medirlo en una sola célula
•Es limitado, no nos da ninguna
Las bacterias se dividen por fisión binaria, y el crecimiento de la población es exponencial
División por fisión binaria en bacterias
•Aumento del n° de células y/o aumento de biomasa de una población celular

13. Ø Las bacterias tienen relativamente poca diversidad morfológica (forma, tamaño, etc.)
Ø Su diversidad metabólica es útil para identificarlas en el laboratorio de diagnóstico
Baterías de pruebas fisiológicas (metabólicas) de
identificación:
•Utilización de glucosa por distintas vías metabólicas
•Utilización de otros azúcares
•Utilización de aminoácidos
•Utilización de nitratos
•Movilidad
•Otras

14. Nutrición microbiana y nutrientes
Ø Nutrientes son los elementos químicos y/o moléculas que necesitan las
células para llevar a cabo el metabolismo y todas sus funciones vitales.
Ø Nutrición es el conjunto de procesos que le permiten a la célula incorporar nutrientes.
Vitaminas -
Cofactores
Sales
Hidratos de carbono Proteínas
Lípidos
Ácidos nucleicos
Agua
Requerimientos de nutrientes de las células
Macronutrientes: C, H, O, N, P, S
Micronutrientes: K+, Mg++, Fe++, Ca++
Oligonutrientes: Co++, Mn++, Cu++, Zn+
Facrtores de crecimiento (vitaminas, otros)

15. Cuanto más “rico en nutrientes o nutritivo” es el ambiente, mayor posibilidad de desarrollo microbiano.
ü Todos los microorganismos obtienen los nutrientes del ambiente
Ambientes Artificiales
Ambientes Naturales
Y muchos más…
Medios de cultivo para estudio de
m.o y diagnóstico clínico
Suelo
Alimentos
Agua
Plantas
Seres humanos
Animales
Suelo

16. Pero hay ambientes donde no deberían estar ni crecer…
Conocer acerca del metabolismo y la nutrición microbianas nos permite:
üSaber qué tipo de m.o. se desarrollará en un dado ambiente
(incluidos los ambientes hospitalarios)
üDiseñar medios de cultivo para su estudio en laboratorio, para diagnóstico clínico, etc.
Materiales estériles

17. Son preparaciones a partir de compuestos
naturales modificados, diseñadas para cultivar
microorganismos en el laboratorio.
Medios de cultivo
Componentes básicos:
•Agua
•Fuente de C (H de C – glucosa, sacarosa, lactosa, almidón, etc.)
•Fuente de N (proteínas, peptonas, aminoácidos)
•Fuente de S, P, Ca, Na, Fe, (sales)
•Vitaminas y otros factores de crecimiento (extracto de levadura, extracto de carne, etc.)

18. ¿Cómo se clasifican los medios de
cul3vo?
1. Por su consistencia:
– Líquidos
– Semisólidos
– Sólidos

19. 2. Por su composición
– Definido. Se conoce su composición exacta, se u3liza
cuando ya se conocen los microorganismos que se van a
cul3var.
– Complejo. No se conoce su composición, pueden tener
sangre, leche, extracto de levadura o carne; se u3liza
cuando no se conocen los microorganismo o no se
conocen sus requerimientos nutricionales.
– Mínimo. Es un medio definido que proporciona solo los
nutrimentos necesarios
¿Cómo se clasifican los medios de
cul3vo?

20. 3. Por su función
– Selec3vos: Promueve o inhibe el crecimiento de los
microorganismos
– Diferenciales: Permiten dis3nguir entre diferentes 3pos
de microorganismos
– De Enriquecimiento: con3ene factores de crecimiento,
un nutriente esencial que el microorganismo no puede
sinte3zar
¿Cómo se clasifican los medios de
cul3vo?

21. ¿Cómo se preparan los medios de
cul3vo?

22. Medios para hongos
• Papa agar dextrosa (PDA)- No selec3vo
• Agar harina de avena (OMA). Es u3lizado para
Pythium sp., Phytophthora sp., Fusarium sp y
Phoma sp
• Agar Diamalt (para levaduras)
• Agar Czapek (para Aspergillus, Penicillium y
hongos relacionados)

23. Factores ambientales que influyen sobre el crecimiento microbiano
• Temperatura
• pH (grado de acidez – alcalinidad de un medio)
• Actividad de agua y solutos (agua disponible – sales y azúcares)
• Presión osmótica
• Oxígeno
• Radiación
Conocer esto nos permite:
ü Establecer las condiciones favorables para el cultivo de los microorganismos
en el laboratorio (junto con el conocimiento de su nutrición y metabolismo)
ü Manipular las condiciones ambientales para controlar y/o frenar el
crecimiento no deseado de los microorganismos

24. Crecimiento bacteriano
• Incremento en el número de células

25. Fisión binaria
• El crecimiento de una célula
individual con3núa hasta que
se divide en dos células
nuevas

26. Proteínas Fts
• Proteína esencial en la división celular (filamentous
temperature sensi3ve)
• Están distribuidas universalmente entre procariotas
• Muestra similitudes estructurales con tubulina
• Forman un aparato de división llamado divisoma

27. Síntesis del pep3doglicano y división
celular

28. Crecimiento de poblaciones
• Número de células microbianas de una población
• Incremento de la masa celular
• Velocidad de crecimiento es el cambio en el número
de células o en la masa celular por unidad de 3empo

29. • El intervalo para la formación de dos células a par3r
de una supone una generación, y el 3empo
transcurrido para que esto ocurra se llama Sempo
de generación
Crecimiento de poblaciones

30. Crecimiento exponencial
• En cada periodo fijo de 3empo se
duplica el número de células

31. Recuento de células totales
• Recuento directo.
Limitaciones
No dis3ngue células vivas de células muertas
Las células pequeñas son dikciles de ver con el microscopio
La precisión es dikcil
Requiere un microscopio de contraste de fases
No suele ser adecuado cuando hay baja densidad celular

32. Recuento de células viables
• Sólo células viables. Capaz de dividirse y dar
lugar a una descendencia.
• Recuento en placa o recuento de colonias.
– Método de extensión en placa

33. Extensión en placa

34. Dilución de las suspensiones celulares
antes de la siembra en placa

35. Efectos ambientales sobre el
crecimiento bacteriano
• Temperatura
• pH
• Disponibilidad de agua
• Oxígeno

36. Temperatura
• Temperaturas cardinales
A medida que se eleva, las
reacciones químicas y
enzimá3cas son más
rápidas y el crecimiento de
acelera

37. Microorganismos según la
temperatura

38. Crecimiento microbiano a pH alto y a
pH bajo

39. Clases de microorganismos en relación
al Oxígeno
a) Aerobio estricto
b) Anaerobio
c) Aerobio faculta3vo
d) Microaerófilo
e) A n a e r o b i o
aerotolerante