El crecimiento de poblaciones bacterianas (página 3)
(Este capítulo tiene 4 páginas)
© Kenneth Todar, PhD
La Curva de crecimiento bacteriano
en el laboratorio, en condiciones favorables, una población bacteriana en crecimiento se dobla a intervalos regulares. El crecimiento es por progresión geométrica: 1, 2,4, 8, etc. o 20, 21, 22, 23………2n (donde n = El número de generaciones). Esto se llama exponentialgrowth.In en realidad,el crecimiento exponencial es solo una parte del ciclo de vida bacteriano, y no es representativo del patrón normal de crecimiento de las bacterias en la naturaleza.,
cuando se inocula un medio fresco con un número determinado de células, y se monitorea el crecimiento de la población durante un período de tiempo, el trazado de los datos producirá una curva de crecimiento bacteriano típica (Figura 3 abajo).
Figura 3. La típica curva de crecimiento bacterial. Cuando las bacterias se cultivan en un sistema cerrado (también llamado cultivo de abatch), como un tubo de ensayo, la población de células casi siempre inhibe esta dinámica de crecimiento: las células inicialmente se ajustan al nuevo medio (fase de retraso) hasta que pueden comenzar a dividirse regularmente por el proceso de fisión binaria (fase exponencial)., Cuando su crecimiento se limita, las células dejan de dividirse (fase estacionaria), hasta que eventualmente muestran pérdida de viabilidad (fase de muerte). Observe los parámetros de los ejes X e Y. El crecimiento se expresa como cambio en el número de células viables vs tiempo. Los tiempos de generación se calculan durante la fase exponencial de crecimiento. Las mediciones de tiempo son en horas para las bacterias con tiempos de generación cortos.
Se reconocen cuatro fases características del ciclo de crecimiento.
1. Fase De Retraso. Inmediatamente después de la inoculación de las células en medio fresco, la población permanece temporalmente sin cambios., A pesar de que no hay división celular aparente que ocurre, las células pueden estar creciendo involumeor masa, sintetizando enzimas, proteínas, ARN, etc., y aumentando inmetabolicactivity.
la duración de la fase de retraso depende aparentemente de una amplia variedad de factores, entre los que se incluyen el tamaño del inóculo; el tiempo necesario para recuperarse del daño físico o del choque en la transferencia; el tiempo necesario para la síntesis de coenzimas esenciales o factores de división; y el tiempo necesario para la síntesis de enzimas nuevas (inducibles) que son necesarias para metabolizar las sustancias presentes en el medio.
2. Fase exponencial (logarítmica)., La fase exponencial del crecimiento es un patrón de crecimiento equilibrado en el que todas las células se dividen regularmente por fisión binaria, y crecen por progresión geométrica. Las células se dividen a una velocidad constante dependiendo de la composición del medio de crecimiento y las condiciones de incubación. La tasa de crecimiento exponencial de un cultivo bacteriano se expresa como tiempo de generación, también como tiempo de duplicación de la población bacteriana. Se define el tiempo de Generación (G) como el tiempo (t) por generación (n = Número de generaciones). Por lo tanto, G=t/nesla ecuación de la cual se derivan los cálculos del tiempo de generación (abajo).,
3. Fase Estacionaria. El crecimiento exponencial no puede continuarse nunca en un cultivo por lotes (por ejemplo, un sistema cerrado como un tubo de ensayo o una máscara). El crecimiento de la población está limitado por uno de tres factores: 1.agotamiento de los nutrientes disponibles; 2. acumulación de metabolitos inhibitorios o productos finales; 3. agotamiento del espacio, en este caso llamado falta de «espacio biológico».
durante la fase estacionaria, si se cuentan células viables, no se puede determinar si algunas células están muriendo y un número igual de células se están dividiendo, o la población de células simplemente ha dejado de crecer y dividirse., La fase estacionaria, como la fase de retraso, no es necesariaun período de quietud. Las bacterias que producen metabolitos secundarios, como los antibióticos, lo hacen durante la fase estacionaria del ciclo de crecimiento(los metabolitos secundarios se definen como metabolitos producidos después de la etapa activa del crecimiento). Es durante la fase estacionaria que las bacterias formadoras de esporas tienen que inducir o desenmascarar la actividad de docenas de genes que pueden estar involucrados en el proceso de esporulación.
4. Fase De Muerte., Si la incubación continúa después de que la población alcance la fase estacionaria, sigue una fase de muerte, en la que la población celular viable disminuye. (Tenga en cuenta que si se cuenta mediante mediciones turbidimétricas, no se puede observar la fase de muerte.). Durante la fase de muerte, el número de células viables disminuye geométricamente (exponencialmente), esencialmente lo contrario del crecimiento durante la fase logarítmica.
tasa de crecimiento y tiempo de generación
como se mencionó anteriormente, las tasas de crecimiento bacteriano durante la fase de crecimiento exponencial, bajo condiciones nutricionales estándar(medio de cultivo, temperatura, pH, etc.,), definir el tiempo de generación de la bacteria. Los tiempos de generación para las características varían de aproximadamente 12 minutos a 24 horas o más. El tiempo de generación de E. coli en el laboratorio es de 15-20 minutos, pero en el tracto intestinal, el tiempo de generación del coliforme se estima en 12-24 horas. Para la mayoría de las bacterias conocidas que se pueden cultivar, los tiempos de generación varían de aproximadamente 15 minutos a 1 hora. Simbiontes como Rhizobium tienden a tener tiempos de generación más largos. Muchos litótrofos, como la bacteria nitrificante, también tienen largos tiempos de generación., Algunas bacterias que son patógenos, como Mycobacterium tuberculosis y Treponema pallidum, tienen tiempos de generación especialmente largos, y esto se cree que es una ventaja en su virulencia. Los tiempos de generación para algunas bacterias son indicadosintable 2.
Cuadro 2. Tiempos de generación para algunas bacterias comunes en condiciones óptimas de crecimiento., aureus
Calculation of Generation Time
When growing exponentially by binary fission, the increase in abacterialpopulation is by geometric progression., Si empezamos con una célula, cuando se divide, hay 2 células en la primera generación, 4 células en la segunda generación, 8 células en la tercera generación, y así sucesivamente. El tiempo de generación es el intervalo de tiempo requerido para que las células (o población) se dividan.,
g (Tiempo de generación) = (tiempo, en minutos u horas)/n(Número de generaciones)
g = t/n
T = intervalo de tiempo en horas o minutos
B = Número de bacterias al comienzo de un intervalo de tiempo
b = número de bacterias al final del intervalo de tiempo
n = Número de generaciones (número de veces que p>
b = b x 2n (esta ecuación es una expresión de crecimiento por transmisión bancaria)
resuelve para n:
logb = logb + nlog2
n = logb – logb
Log2
n = logb – logb
.301
n = 3.,3 logb/B
G = t/n
Resolver para G
G = t
3.3 log b/B
Ejemplo: ¿Cuál es thegenerationtime de una población bacteriana que aumenta de 10.000 células a 10,000,000 células en cuatro horas de crecimiento?
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