cinética microbiana. reproducción bacteriana fisión binaria una célula se divide en dos después...
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Cinética Microbiana
Reproducción bacteriana
Fisión binaria
Una célula se divide en dos después de desarrollar una pared transversa.
Generalmente es asexual aunque en algunas especies puede ser precedida de conjugación.
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Fisión Binaria
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Conjugación Bacteriana
La transferencia de material genético de una célula a otra requiere contacto real. Se realiza mediante la unión a través de una fimbria sexual (“F”).
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Las células masculinas F contienen una pieza circular de ADN llamada factor fertilidad o F. Las células femeninas F- carecen de este facto y son receptoras durante la conjugación.
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Otras formas de reproducción bacteriana:
Esporas Fragmentación Gemación
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Reproducción de levaduras:
Tomada de:Lim, D. 1998. Microbiology. Mc Graw-Hill. Estados Unidos
Saccharomyces cerevisiae (levadura del pan) se pueden observar algunascélulas gemando.
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Germinación de esporas de hongos
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Crecimiento Apical:
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Crecimiento Apical:
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Crecimiento
Se define como un incremento ordenado de los principales constituyentes de un organismo.
Involucra síntesis de estructuras celulares, ácidos nucleicos, proteínas y otros componentes celulares a partir de nutrientes.
Todos los seres vivos toman nutrientes y excretan productos de desecho.
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Fases de crecimiento.
Fase lag
Es un período de adaptación, cuando un cultivo de m.o. es llevado de un ambiente a otro.
Los m.o. sufren una reorganización tanto en su velocidad de crecimiento como en sus constituyentes macromoleculares.
Durante esta etapa la masa celular puede cambiar sin cambiar el número de células.
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Fases de crecimiento.
Fase log ó exponencial
Es un período de balance o de estado estacionario en el crecimiento, durante el cual la velocidad específica de crecimiento es constante.
La composición química del medio de cultivo esta cambiando debido a que los nutrientes se están consumiendo y productos metabólicos son producidos.
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Fases de crecimiento.
Fase estacionaria
Los nutrientes se agotan y productos tóxicos se acumulan, crecimiento es más despacio con un número de células constante.
La masa total puede permanecer constante pero el número de células puede descender.
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Fases de crecimiento.
Fase de decaimiento o muerte
Un gran número de células muere. Los nutrientes se agotan y productos tóxicos se acumulan.
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Crecimiento... Bajo condiciones exponenciales se describe:
dX/dt=X….. (1)
dN/dt=n….. (2)
donde:
X Concentración de m.o. en g/l
N Concentración de m.o. en células/l
t Tiempo
Velocidad específica de crecimiento en h-1 (masa)
nVelocidad específica de crecimiento en h-1 (número)
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Crecimiento...
dX/x=dt Xt=X0et….(3)
Xt es la concentración de m.o. en g/l en tiempo (t)
X0 es la concentración inicial de m.o. en g/l e es la base de logaritmo natural
Si la velocidad específica de crecimiento es constante lnXt=lnX0+ t ….. (4)
La ec. 4 puede ser resuelta para el caso en el cual t=td, el tiempo requerido para X2=2X1
td=ln2/0.693(5)
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La velocidad específica de crecimiento es obtenida a partir de la pendiente de una gráfica de lnX vs tiempo
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Tiempo de generación o duplicación
Las bacterias generalmente se reproducen por fisión binaria.
En este proceso una célula crece progresivamente para posteriormente dividirse en dos células iguales.
El tiempo requerido para que la célula se divide (o para que la población de un organismo se duplique en número) se conoce como tiempo de generación o duplicación.
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Ejemplo de crecimiento exponencialTiempoa Número de
divisiones2n Población
(N02n)
Log10Nt
0 0 20=1 1 0.000
20 1 21=2 2 0.301
40 2 22=4 4 0.602
60 3 23=8 8 0.903
80 4 24=16 16 1.204
100 5 25=32 32 1.505
120 6 26=64 64 1.806
aEl cultivo hipotético comienza con una célula con un tiempo degeneración de 20 minutos
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Número de generaciones
N0=número inicial de la población
Nt=número final de la población en un tiempo t
n=número de generaciones en un tiempo t Nt= N02n
logNt= logN0+ nlog2
n=(logNt- logN0) /log2
n=(logNt- logN0) /0.301
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Constante de velocidad media del crecimiento (k)
k es el número de generaciones por unidad de tiempo (generaciones por hora)
k=n/t=(logNt- logN0) /0.301t
Si n=1, tiempo medio de generación o duplicación(g)
Nt= 2N0
k= (log 2N0 - logN0 )/0.301g
k=1/g g=1/k
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Descripción del crecimiento en hongos filamentosos
Xt es la concentración de m.o. en g/l en tiempo (t)
X0 es la concentración inicial de m.o. en g/l
Xmax es la concentración máxima de m.o. en g/l (t)
Velocidad específica de crecimiento en h-1
(masa)
exp X
X - X 1
X X
-
o
omax
max
t
Ejemplo de cinética de crecimiento con diferentes concentraciones de sustrato (glucosa) de Aspergillus niger
Larralde-Corona et al., (1997)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
4
8
12
16
20 120 gL-1
70 gL-1
300 gL-1
40 gL-1
10 gL-1
Bio
ma
ss
dry
we
igh
t, X
(m
g/c
m2 )
Time (h)
Ecuación de Monod
Describe la velocidad de crecimiento en relación a la concentración de nutrientes.
max [S/Ks+S]
donde:
Velocidad específica de crecimiento
max Velocidad máxima específica de crecimiento
S Concentración de sustrato
Ks Constante de afinidad del m.o. al sustrato
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Ks
0.5max
max
Concentración de Sustrato
Velocidad específica de
crecimiento
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Rendimiento celular
Expresa la masa celular obtenida o cantidad de producto por unidad de masa o sustrato consumido
Yx/s = X/S,
Yp/s= P/S,
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Existen diferentes métodos para medir crecimiento: Conteo directo al microscopio Método del número más probable Dilución en placa Turbidimetria Peso seco Actividad celular
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Determinación de cantidades usando cámaras de conteo Se puede necesitar contar el número de
organismos en un volumen dado de líquido. Este tipo de conteo está asociado con
pruebas bacteriológicas o médicas. Existen varias cámaras diseñadas para
contar precisamente células u organismos en condiciones diversas.
Hemocitómetro o Cámara cuenta glóbulos
Este sistema tiene 2 áreas de conteo separadas, cada una debe contener de 0.1 mm3 de muestra cuando se cubre con un cubre objetos especial.
Áreas de conteo
Bar
Bar
Cubre objetos especial
Un cubreobjetos especial, grueso se monta sobre dos barras de cristal y esto forma las dos cámaras.
Cuadrículas de conteo
Líneas finas en le piso de Líneas finas en le piso de la cámara ayudan con el la cámara ayudan con el conteo celular.conteo celular.
El # células por ml =El # células por ml =Promedio del # de Promedio del # de células de los cuadros de células de los cuadros de las esquinas x 10las esquinas x 1044..
La transferencia de la suspensión celular se hace por capilaridad Llene la cámara con la
suspensión celular utilizando una pipeta con punta fina aplicándola sobre el área escavada de la cámara
Deje la suspensión entrar por capilaridad
No ejercer presión durante el llenado con presión
Cámara cuenta hongos de Howard Fue diseñada especialmente para contar
hongos y levaduras en un volumen dado de alimento.
La estructura es similar a la des hemocitómetro pero no tiene cuadrícula en el piso de la cámara.
Un disco ocular de Howard en el ocular del microscopio se usa para facilitar el conteo.
Cámara cuenta hongos de Howard
Cámara de conteo de Sedgewick-Rafter
Consiste de un marco de bronce Consiste de un marco de bronce o poliestireno rectangular pegado o poliestireno rectangular pegado a un portaobjetos y cubierto con a un portaobjetos y cubierto con otro.otro.Esto crea una cámara de conteo Esto crea una cámara de conteo de 1 ml.de 1 ml.Esta cámara es usada en Esta cámara es usada en laboratorios de limnología para laboratorios de limnología para contar plancton en 1 ml de contar plancton en 1 ml de muestra de agua.muestra de agua.
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Tiempo de generación o duplicación
Tdpromedio en bacterias:
15-20’ o bien de 45-60’. Tdpromedio en levaduras:
90-120’. Tdpromedio en hongos:
60-90’ o bien de 4-8 horas.
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Crecimiento críptico
Se puede observar durante la fase estacionaria, en la que se produce un medio complejo debido a lisis celular a partir de la cual los m.o. pueden crecer como en etapa exponencial.
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Crecimiento sincronizado
Son poblaciones de células que están en la misma etapa de crecimiento. Se pierde la sincronía debido a que las diferentes poblaciones no envejecen igual.
El crecimiento sincronizado puede ser obtenido mediante la alteración del ambiente (temperatura,o nutrientes). Por ejemplo: Baja temperatura a que los m.o. aumentan su talla pero no hay división, para después incrementar temperatura a la optima.
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Un quimostato permite mantenerla población microbiana constante.Consiste de un reservorio con medio estéril un regulador de flujo que controla la adición de medio fresco al cultivo. El reservorio del cultivo a su vez tiene paso a otro recipiente que colecta el medio agotado.
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