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MICROORGANISMOS
CONCEPTO DE MICROORGANISMO.
Bajo el término de microorganismo se engloba un conjunto extenso y heterogéneo de organismos que tienen en común:
- Su tamaño microscópico. Sólo se pueden ver al microscopio óptico y algunos con el electrónico.
- La metodología de trabajo, cultivo, aislamiento y estudio.
Los microorganismos se distribuyen en tres reinos: monera (bacterias), con organización procariota, protoctistas (protozoos y algas) y fungi (hongos), estos dos últimos constituidos por células con una organización eucariota. La ciencia que estudia los microorganismos es la Microbiología.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS MICROORGANISMOS.
El pequeño tamaño de los microorganismos determina varias de sus características:
- El pequeño volumen que ocupa su citoplasma mantiene una gran superficie de contacto con su entorno, lo que facilita el intercambio de sustancias entre el medio externo y el interno. A medida que disminuye el tamaño, aumenta la relación superficie/volumen.
- Las pequeñas dimensiones permiten que todos los puntos estén relativamente próximos, por lo que las pérdidas de actividad enzimática por dilución se evitan al máximo. De esta forma, las reacciones metabólicas transcurren a gran velocidad.
- Como metabolizan los nutrientes con gran rapidez, originan abundantes productos de desecho, que se eliminan al medio externo. Como consecuencia, los microorganismos alteran en muy poco tiempo el medio en el que viven, pues consumen sus nutrientes y lo inundan con los residuos de su metabolismo.
- Debido a su elevada tasa metabólica, los microorganismos se multiplican con extraordinaria rapidez.
ALGUNOS CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN
Los microorganismos pueden ser clasificados según su forma, su tinción o su alimentación:
Clasificación por su forma: Las bacterias pueden ser esféricas (cocos); alargadas (bacilos); en forma de coma (vibriones), o en forma de tirabuzón (espirilos). Tambien pueden estar agrupadas en pares (diplococos), formando cadenas (estreptococos), en forma de racimos (estafilococos) o en paquetes cúbicos ( sarcinas ). (Figura 1)
Clasificación a través de su pared celular con la tinción de Gram: La pared celular está compuesta generalmente por hidratos de carbono, entre los que destaca la mureína un polisacárido complejo, lípidos y aminoácidos, esta pared se puede teñir de forma selectiva con la tinción de Gram, lo cual da lugar a la división de dos grupos de bacterias:
- Las Bacterias Gram positivas
- Las Bacterias Gram negativas También se emplea como primer paso en la diferenciación bacteriana, considerándose bacteria Gram positivas a las bacterias que se visualizan de color violeta y gram negativas a las que se visualizan de color rojo.
- Clasificación de las bacterias por su alimentación Autótrofas: Pueden fabricar sustancia orgánica a partir de la energía de la luz del sol, pues poseen una sustancia parecida a la clorofila, y de materia inorgánica, como las plantas. Son de color verdeazulado, por eso también se les llama cianofíceas.
Heterótrofas: Viven a partir de sustancias fabricadas por otros seres vivos, tal como hacen los animales. Estas sustancias se pueden conseguir de varias formas:
Universidad Nacional de Catamarca Tecnología de los Alimentos Facultad de Cs. Exactas y Naturales Departamento de Química
Figura 1: Formas de bacterias
MICROORGANISMOS Y ALIMENTOS
Los microorganismos pueden estar presentes en los alimentos en los cuales encuentran los nutrientes necesarios para el desarrollo y multiplicación de los mismos. Algunos microorganismos provocan la alteración de los alimentos y otros pueden causar enfermedades, por ello, en los procesos de conservación se trata de disminuir la población de los mismos o de afectar su crecimiento. Los microorganismos más importantes del punto de vista de los alimentos son: las bacterias, levaduras y mohos. Los virus necesitan células vivas para replicarse, por lo que no pueden multiplicarse en los alimentos, por lo que no crecen en el alimento, solo lo utilizan como vehículo. Las bacterias son capaces de vivir y crecer libremente siempre que dispongan de sus necesidades nutricionales y vitales, por el contrario los virus necesitan un huésped para replicarse. Esta peculiaridad hace que las bacterias utilicen el alimento para crecer, llegando a descomponerlo, sin embargo los virus no modifican las características organolépticas de los alimentos.
BACTERIAS, LEVADURAS y MOHOS Las bacterias son microorganismos unicelulares y presentan diversas formas. Las bacterias generalmente se multiplican por fisión binaria. La pared celular de las bacterias es una cubierta rígida y le da resistencia a las fuertes presiones osmóticas de su interior. Está compuesta por un polímero mixto denominado peptidoglicano, glucopéptido o mureína que forma un entramado rígido externo. Según la composición de esta pared las bacterias se dividen en Gram positivas y Gram negativas. Las bacterias Gram positivas tienen paredes anchas, con numerosas capas de mureína reforzadas con ácido teicoico y se tiñen de azul oscuro o violeta por la tinción de Gram. Las bacterias Gram negativas tienen paredes más estrechas y complejas, con una capa de mureína interna y una membrana lipídica externa, permeable gracias a los canales de porina y
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La célula bacteriana es esencialmente una maquinaria de síntesis capaz de duplicarse a sí misma. El proceso de síntesis para el crecimiento bacteriano involucra unas 2000 reacciones químicas de una amplia variedad. Una vez sintetizados los polímeros, el crecimiento continúa con el ensamblaje y formación de nuevas estructuras celulares que finalizan con la división en dos células hijas. En un medio apropiado física y nutricionalmente, un cultivo se reproduce continuamente y los nutrientes son metabolizados permitiendo crecer al microorganismo.
CRECIMIENTO MICROBIANO
El crecimiento microbiano es definido como un incremento ordenado de todos los constituyentes y estructura celular. En muchos microorganismos, este incremento continúa hasta que la célula se divide en dos nuevas células (Fisión binaria). El crecimiento microbiano conlleva usualmente a un incremento en el número de células. Es importante distinguir entre el crecimiento individual de células y el crecimiento de poblaciones de células. El primer término se refiere al incremento en el tamaño antes de la división celular, el segundo hace referencia al incremento en el número de células como una consecuencia de la división celular. El crecimiento de una población ocurre de una manera exponencial (Figura 3).
Figura 3: Velocidad de crecimiento de un cultivo microbiano. (Fuente: Brock. Biología de los microorganismos)
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO
Factores externos Condiciones ambientales: pH, T°, Aw, O 2 , CO (^2) Condiciones nutricionales: Tasa C/N 10:1, 12: Factores internos Capacidad metabólica
CICLO DEL CRECIMIENTO POBLACIONAL
Si analizamos el crecimiento microbiano en el tiempo, éste describe una típica curva de crecimiento que puede ser dividida en fases distinguibles. La curva de crecimiento puede dividirse en diversas fases: fase latencia, fase exponencial, fase estacionaria y fase de muerte (Figura 4).
Figura 4: Curva de crecimiento de una población bacteriana
a) Fase latencia: Cuando una población microbiana es inoculada en medio fresco, el crecimiento generalmente no comienza de inmediato sino después de un cierto tiempo, llamado fase latencia que puede ser breve o largo, dependiendo de las condiciones. Si un cultivo que crece exponencialmente es inoculado al mismo medio bajo las mismas condiciones de crecimiento no se observa la fase latencia y el crecimiento exponencial continúa a la misma velocidad. Sin embargo, si el inóculo se toma de un cultivo viejo y se inocula en el mismo medio, generalmente se presenta la fase de latencia. Esto se debe a que las células generalmente agotan diferentes coenzimas esenciales u otros constituyentes celulares y se requiere de cierto tiempo para su resíntesis. Un retraso también se presenta cuando el inóculo está formado por células dañadas por tratamientos con calor, radiación o sustancias químicas, debido al tiempo necesario para que las células puedan reparar dicho daño. También se observa cuando una población se transfiere de un medio de cultivo rico a uno pobre.
b) Fase exponencial: Es una consecuencia del hecho de que cada célula se divide para formar dos células, cada una de las cuales también se divide para formar dos células más y así sucesivamente. La mayor parte de los organismos unicelulares crecen exponencialmente. La
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velocidad de crecimiento exponencial varía mucho de un organismo a otro. Por ejemplo: Salmonella typhi crece muy rápidamente en cultivo, con un tiempo de generación de 20 – 30 ‘, Mycobacterium tuberculosis, crece muy lentamente, con sólo una o dos duplicaciones por día. Las condiciones ambientales, T°, composición del medio de cultivo, afectan a la velocidad de crecimiento exponencial así como las características del microorganismo. En general, las bacterias crecen con mayor rapidez que los organismos eucariotas y los eucariotas pequeños se desarrollan más aprisa que los grandes Cada célula que se divide en dos. La tasa de crecimiento es exponencial.
c) Fase estacionaria: El crecimiento exponencial se detiene, los nutrientes indispensables se agotan, no hay incremento o decremento en el número de células o masa, hay limitación de nutrientes y acumulación de sustancias tóxicas. Los microorganismos son fisiológicamente activos y viables. En un sistema cerrado no se puede llevar a cabo indefinidamente el crecimiento exponencial
d) Fase de muerte: Si la incubación continúa después que una población alcanza la fase estacionaria, las células pueden seguir vivas y continuar metabolizando, pero lo más probable es que mueran. Si esto último sucede, la población se encuentra en la fase de muerte. Durante esta fase, el conteo microscópico directo puede permanecer constante pero la viabilidad disminuye lentamente. En algunos casos, la muerte se acompaña por lisis celular, dando lugar a una disminución del conteo de viabilidad.
BIBLIOGRAFÍA
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Durante la fase exponencial las células se mantienen un estado de crecimiento sostenido y síntesis de material y puede ocurrir dos fenómenos: a. Que uno o más nutrimentos del medio se agoten b. Que se acumulen productos metabólicos tóxicos e inhiban el crecimiento c. Que los nutrimentos del medio no se agoten y que se eliminen los productos metabólicos tóxicos y no se inhiba el crecimiento d. a y b son correctas e. Ninguna es correcta
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