Este documento describe los diferentes aspectos del crecimiento microbiano, incluyendo las fases del ciclo de vida (lag, logarítmica, estacionaria y muerte), parámetros de crecimiento como la velocidad específica de crecimiento y el tiempo de generación, y métodos para medir el crecimiento microbiano como conteo de células, peso seco y turbidimetría. También explica los diferentes tipos de cultivos como por lote, continuo y fed-batch y conceptos clave como la diauxia.

1. 1
CRECIMIENTO
MICROBIANO

2. DIVISION CELULAR:
Bacterias y Arqueas
• Fisión binaria
2

3. DIVISION CELULAR:
EUCARIONTES
The Eucaryotic Cell Cycle
3
Generalized Eucaryotic Life Cycle

4. CRECIMIENTO
DE POBLACIONES
• Crecimiento: incremento en todos los componentes celulares
que pueden dar resultado a el incremento en el tamaño del
microorganismo, de la abundancia de la población o ambos.
4

5. 5
• Conceptos básicos:
– Velocidad específica de crecimiento es el cambio en el
numero de células experimentado por unidad de tiempo (µ).
– Tiempo de generación: es el tiempo que se requiere para
que la población se duplique (tg o td).
• Cuando se requiere producir biomasa se hace en un cultivo en
medio líquido de manera continua o discontinua:
– Continuo (CC).
– Lote (CL).
– Lote alimentado (CLA).

6. CULTIVO POR LOTE
6
Crecimiento en sistemas cerrados.
Nutrientes disminuyen
Desechos aumentan
Debido a el tamaño, es mas facil estudiar cambios poblacionales

7. Concentración de nutrientes

8. FASE LAG: DE ADAPTACIÓN O
LATENCIA.
• Las células se adaptan al nuevo ambiente, aún no se
dividen.
• La duración de esta etapa depende de:
– Edad del inóculo.
• Viejo (fase estacionaria). Fase lag larga.
• Joven (fase exponencial). Fase lag corta o no existe.
– Condiciones del inóculo.
• De cultivo: T, pH, etc.
• De posible daño: preservación, contacto con una compuesto tóxico, etc.
• Fase lag larga, ya que requiere sintetizar nuevas enzimas y adaptarse a los
cambios de las condiciones ambientales.
– Medio de cultivo.
• Cambio en los componentes principales (fuente de C, fuente de energía, fuente
de N).
• Fase lag larga, ya que requiere sintetizar nuevas enzimas.
• El contenido en RNA aumenta de 8 a 12 veces.
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9. FASE LOG: DE CRECIMIENTO
EXPONENCIAL O LOGARÍTMICO
• Velocidad máxima de
crecimiento bajo condiciones
particulares.
• Tiempo de generación
mínimo y constante.
• Fase idónea para la
determinación de la
velocidad específica de
crecimiento.
• Mayor uniformidad en
características químicas y
fisiológicas de las células
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10. • Las células se modifican debido a que el
ambiente también lo hace continuamente:
– Desciende la concentración de sustrato.
– Aumenta la densidad celular.
– Se acumulan productos metabólicos.
La transición de fase exponencial a estacionaria es
paulatina
FASE LOG: DE CRECIMIENTO
EXPONENCIAL O LOGARÍTMICO
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11. FASE ESTACIONARIA: DE
DESACELERACIÓN.
• Sin crecimiento neto, la velocidad específica de crecimiento es igual a
la de muerte.
• Se alcanza por:
– Limitación de nutrientes. Solo son suficientes para mantener actividad.
– Limitación de oxigeno (aerobios). En recipientes aireados, no es factor.
– Acumulación de desechos. Inhiben el crecimiento.
– Concentración de biomasa elevada.
• Pueden utilizarse aun materiales de reserva, descomponerse parte de
los ribosomas y sintetizarse enzimas.
• Producción de metabolitos secundarios. P. ej. penicilina.
• Concentraciones celulares dependen de la disponibilidad de
nutrientes, principalmente. De manera general alcanzan un orden de:
– Bacterias: 109 células/mL.
– Protozoos y algas: 106 células/mL.
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12. FASE DE MUERTE
• La velocidad de muerte celular > velocidad específica de
crecimiento.
• Usualmente es logarítmica.
• De acuerdo a las condiciones, las células pueden lisarse par
acción de sus propias enzimas (autolisis).
Muerte: Perdida irreversible de la capacidad de reproducirse
• Disminuye numero de células viables
• Usualmente logarítmica (una proporción constante de células
muere cada hora)
• La parte final de esta fase, no es logarítmica (algunas células
resistentes sobreviven)
12

13. Cuando los
microorganismos
son capaces de
generar
estructuras de
resistencia, en
esta fase
sobrevive una
proporción.
FASE DE MUERTE
13

14. 14
DIAUXIA

15. CULTIVO CONTINUO
Permite mantener poblaciones de
células en crecimiento exponencial
por largos periodos. P. ej.
quimiostato.
15

16. Una célula genera a otra de manera exponencial, entonces:
20, 21, 22, …,2n.
Después de un crecimiento exponencial:
Nt=N0 2n
Donde, Nt es el número de células al tiempo t (final), N0 es el
número de células al inocular (inicial) y n son las generaciones.
Despejando n:
PARAMETROS DE
CRECIMIENTO
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17. Datos de la tabla:
Graficados directamente Nt= N0 X 2n
Graficados en su forma logarítmica log Nt= (logN0+n)(log2)
n= numero de generaciones en el tiempo t
N0= tamaño de la población al inicio
Nt= tamaño de la población en tiempo t
k= numero de generaciones por unidad de
tiempo

18. Nt= (N0 )( 2n)
log Nt= (log N0 + n) (log2)
n= (log Nt – log N0)/(log 2)
k= n/t
Si:
Nt= (2)(N0)
entonces
t= µ
k=1/ µ

19. Dividiendo entre el tiempo:
Donde, µ es la velocidad específica de crecimiento.
Para una generación, es decir Nt=2N0, se tiene:
Por lo tanto:
PARAMETROS DE
CRECIMIENTO
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20. Tiempos
generacionales
de algunos
microorganismos

21. PARAMETROS DE
CRECIMIENTO
21
El rendimiento de biomasa con respecto al sustrato (Yxs) esta
dado por:
Don de S es la concentración del sustrato en el medio (fuente de
carbono, energía, nitrógeno, etc.).

22. • CELULAS
– Cámara de Petroff-
Hausser . (Conteo
Directo)
– Cámara de Neubauer
(Conteo Directo)
– Número Mas Probable.
– Extensión en placa.
– Vertido en placa.
– Filtración.
22
MEDIDAS DE
CRECIMIENTO
• MASA
– Peso seco.
– Peso húmedo.
– Nefelómetro de
McFarland.
– Espectrofotometría.

23. 23
CÁMARA DE PETROFF-
HAUSSER
Células pequeñas (Bacterias, Arqueas)

24. 24
CÁMARA DE NEUBAUER
Células Grandes, Eucariotas

25. 25
25
SIEMBRA

26. Conteo de UFC´s
Células viables, 1 célula= 1 colonia?,
selectivo
Unidades
formadoras de
colonias

27. 27
27
NMP

28. 28
28
FILTRACIÓN

29. • Seco.
– Tomar 1mL de muestra.
– Centrifugar.
– Decantar y resuspender el paquete celular en 1mL de agua destilada.
– Vaciar en una charola puesta, previamente, a peso constante e identificada.
– Pesar.
– Meter a la estufa de 12 a 24h a no mas de 80oC.
– Después de sacarla de la estufa, mantener en desecador, al menos, durante 2h.
– Pesar.
– La cantidad de biomasa presente en la muestra será la diferencia en pesos antes y después
de eliminar el agua en la estufa.
• Húmedo.
– Tomar 1mL de muestra.
– Centrifugar.
– Decantar y resuspender el paquete celular en 1mL de agua destilada.
– Vaciar en una charola puesta, previamente, a peso constante e identificada.
– Pesar.
• Ambas técnicas se pueden realizar con filtros de membrana en lugar de la
centrifugación y las charolas
Materia: Laboratorio de Técnicas Microbiológicas.
Profesor: D. Ramírez, M. J. Aguilar, R. H. Vidal, L. Herrera, J. Vargas, S. Díaz, K. Macías
29
PESO

30. • Nefelómetro de McFarland.
• Espectrofotómetro
30
TURBIDIMETRIA

31. 31
31
DILUCIONES
El factor de dilución debe ser
considerado SIEMPRE para
el cálculo de la
concentración celular en
cualquier método

32. 1.- Un cultivo en un caldo nutritivo se inicia con cuatro células
bacterianas por mililitro, y se presenta un periodo de
latencia de una hora y un tiempo de generación de 20
minutos,
a) cuantas células habrá en un litro de ese cultivo tras una
hora de incubación?,
b) Tras dos horas?
c) Tras dos horas si una célula del inoculo inicial estuviera
muerta?
2.- Calcule el valor de µ y de k en un experimento de
crecimiento en el que el inoculo de un medio con 5X106
cel/mL de E. coli y que, después de un periodo de latencia
de 1 hora, creció exponencialmente durante 5 horas
alcanzando una población de 5.4 X109 cel/mL
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33. 3.- Se requiere cuantificar el crecimiento de la bacteria
Mycoplasma phocacerebrale para lo cual realiza la curva de
crecimiento de dicho microorganismo. Para cuantificar la
carga microbiana del inóculo utilizó el método de extensión
en placa, a continuación se muestran los resultados:
Suponiendo que no hubo periodo de latencia, después de 5
horas de incubación los resultados fueron los siguientes:
• a.- ¿Cuál es la velocidad específica de crecimiento?
• b.- ¿Cuál es el tiempo de generación?
IC=Incontable
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Dilución 1X100 1X10-1 1X10-2 1X10-3 1X10-4 1X10-5 1X10-6 1X10-7 1X10-8
UFC/mL IC 295 28 3 0 0 0 0 0
Dilución 1X10
0
1X10-1 1X10-2 1X10-3 1X10-4 1X10-5 1X10-6 1X10-7 1X10-8
UFC´s IC IC IC IC IC IC 102 9 1

34. • Harley, J., Prescott, L. 2002. Laboratory Exercises in
Microbiology. McGraw−Hill . 5th Edition. EUA.
• Madigan, M.T., Martinko, J.M. y Parker, J. Brock, Biología de
los microorganismos. 10ª edición. Prentice Hall. USA.
• Prescott, H. K. Microbiología. 4ª. Edición. McGraw Hill.
• Schiegel, G. Microbiología General. Editorial Omega. España.
REFERENCIAS