Crecimiento Microbiano

DEFINICIÓN DE CRECIMIENTO

En cualquier sistema biológico, el crecimiento puede ser definido como el aumento ordenado de todos los componentes químicos. El aumento de masa, por sí solo, podría no indicar un crecimiento real, ya que las células podrían estar incrementando su contenido únicamente de productos de reserva, por ejemplo el glucógeno. En un medio adecuado, y al cual se han adaptado perfectamente, las bacterias se encuentran en un estado de crecimiento equilibrado. Durante un periodo de crecimiento equilibrado, una duplicación de la biomasa va acompañada de una duplicación de todas las demás propiedades medibles de la población, por ejemplo, proteínas, RNA, DNA y agua intracelular. En otras palabras, los cultivos en crecimiento equilibrado mantienen una composición química constante. La existencia del crecimiento equilibrado simplifica la tarea de medir la velocidad de crecimiento de un cultivo bacteriano; como la velocidad de crecimiento de todos los componentes de una población es la misma, la medida de cualquier componente basta para determinar la velocidad de crecimiento.

NATURALEZA Y EXPRESIÓN MATEMÁTICA DEL CRECIMIENTO

Un cultivo microbiano en crecimiento equilibrado imita una reacción autocatalítica de primer orden; es decir, la velocidad de aumento de bacterias en un tiempo dado es proporcional al número o masa de bacterias presentes en ese tiempo.

Velocidad de aumento de células = k (número o masa de células)

La constante de proporcionalidad, k es un índice de la velocidad de crecimiento y, por ello, se denomina constante de velocidad de crecimiento. Dado que suponemos que el crecimiento es equilibrado, k también relaciona la velocidad de crecimiento de cualquier componente celular determinado con la cantidad de ese componente, lo que en términos matemáticos es:

=kX,

= kZ

Donde N es el número de células/mL, X es la masa de células/mL, Z es la cantidad de cualquier componente celular/mL, t es el tiempo y k es la constante de velocidad de crecimiento. Estas ecuaciones describen adecuadamente el crecimiento de la mayoría de los cultivos de bacterias unicelulares.

Las poblaciones de bacterias que crecen de modo que se cumplen estas ecuaciones se dice que están en la fase exponencial o logarítmica de crecimiento (figura 1).

2 Microbiología Unidad temática 5. Crecimiento y cinética microbiana

Las poblaciones microbianas raramente mantienen un crecimiento exponencial a altas velocidades durante largo tiempo. La razón es evidente si se consideran las consecuencias del crecimiento exponencial. Una sola bacteria con un peso aproximado de 10-12 g y un tiempo de generación de 20 minutos producirá tras 48h de crecimiento exponencial una descendencia de 2.2X1031g, es decir, unas 4000 veces el peso de la tierra.

El crecimiento de las poblaciones bacterianas está limitado normalmente por el agotamiento de los nutrientes disponibles o por la acumulación de productos tóxicos del metabolismo. Como consecuencia, la velocidad de crecimiento disminuye y el crecimiento llega a detenerse. En este punto se dice que el cultivo está en la fase estacionaria. La transición entre la fase exponencial y la estacionaria implica un periodo de crecimiento desequilibrado, durante el cual los diversos componentes celulares son sintetizados a diferentes velocidades. En consecuencia, las células en la fase estacionaria tienen una composición química diferente a la de las células en fase exponencial. La composición celular en la fase estacionaria depende del factor limitante específico del crecimiento. A pesar de esto, pueden hacerse algunas generalizaciones:

 Las células en la fase estacionaria son más pequeñas que en la fase exponencial

...