Tema4-Crecimiento MOS, Apuntes de Ingeniería Química

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Ingeniería de los Procesos

Biotecnológicos

Tema 4.

Cinética y

estequiometría del crecimiento

microbiano.

M

é

todos en microbiolog

í

a

La microbiolog

í

a como ciencia se caracteriza, a pesar de la

diversidad biol

ó

gica de los organismos de los que se ocupa, por

una

base operacional com

ú

n

. Se estudian poblaciones, dado que la

informaci

ó

n obtenible de individuos es limitada.

Las

poblaciones

se

obtienen

por

incremento

de

los

microorganismos

en

cultivos

hechos

bajo

condiciones

m

á

s

o

menos bien definidas.

Cultivo puro o ax

é

nico.

Un cultivo que contiene una sola clase

de microorganismo

Cultivo mixto.

Cuando contiene varias clases de

microorganismos.

Adem

á

s durante los

ú

ltimos a

ñ

os se ha trabajado sobre el

aislamiento de c

é

lulas o tejidos derivados de animales y plantas

superiores: cultivo de tejidos.

Medios de cultivos artificiales 1.- Este medio artificial se crea dentro

recipientes

de laboratorio tales como:

Tubo de ensayo,

Matraz

C

á

psula Petri.

Estos

recipientes

deben

estar

inicialmente

libres

de

microorganismos

esterilizaci

ó

n

3.- Posteriormente deben estar

protegidos contra

una

contaminaci

ó

n

externa.,

principalmente el aire circundante, para lo cual se recurre a

barreras

(tapa de

vidrio o algod

ó

n) que generalmente no constituyen un cierre herm

é

tico.

4.- Cuando se abre el tubo para introducir o retirar material existe el peligro de

contaminaci

ó

n externa el cual se reduce al m

í

nimo pasando el orificio a trav

é

s

de la llama del

mechero

inmediatamente antes de retirar el tap

ó

n y justo

despu

é

s de recolocarlo.

5.- El

in

ó

culo

: material microbiano utilizado para sembrar o inocular una vasija de

cultivo, se introduce mediante

alambre met

á

lico

que se esteriliza a la llama

justo antes de ser utilizado.

6.- La transferencia de l

í

quidos se hace mediante

pipetas

esterilizadas en cuya

boca se coloca un algod

ó

n.

El

riesgo

de

contaminaci

ó

n

puede

reducirse

trabajando

en

una

atm

ó

sfera

controlada y bajo luz ultravioleta, (

campana extractora

Medios de cultivos artificiales

Nutrientes

aguafuente de energ

í

a

fuentes de C, N, otroselementosmicronutrientes, factoresde crecimiento

Condicionesde cultivo

temperaturapHluzaireaci

ó

n

actividad de aguapotencial redox

Crecimiento

Medios de cultivo

Condiciones para el crecimiento microbiano:

Microorganismos

auto

o

heterotrófos

pueden

requerir pequeñas cantidades de ciertos compuestosorgánicos

que

no

pueden

sintetizar

y

deben

incorporarse en los medios:

Bases p

ú

ricas y pirim

í

dicas

ADN, ARN

Amino

á

cidos esenciales

s

í

ntesis proteica

Vitaminas

coenzimas

Medios de cultivos artificiales

Factores de crecimiento:

1.- Seg

ú

n su naturaleza f

í

sica:

l

í

quidos

s

ó

lidos

solidificante: agar-agar, silica-gel

semi-s

ó

lidos

2.- Seg

ú

n su composici

ó

n:

definidos o sint

é

ticos.

Composici

ó

n qu

í

mica conocida.

no definidos o complejos.

Composici

ó

n qu

í

mica no definida, enriquecidos

con peptonas, extracto de carne, de levadura, de suelo, sangre.

3.- Seg

ú

n su uso en el laboratorio:

selectivos

o

inhibitorios:

medios

que

contienen,

adem

á

s

de

los

nutrientes, ciertas sustancias (antibi

ó

ticos) que inhiben el desarrollo de

algunos

microorganismos

permitiendo

el

crecimiento

de

otros,

o

cuya

composici

ó

n permite el desarrollo de un grupo determinado.

Diferenciales.

Contienen

indicadores para diferenciar los distintos tipos

de microorganismos que puedan crecer en

é

l. Ej. az

ú

car fermentable:

lactosa, indicador: rojo neutro

Medios de cultivos artificiales

Colonia Lactosa negativa

Colonia Lactosa positiva

MEDIO SELECTIVO Y

DIFERENCIAL

Clasificaci

ó

n de los medios de cultivo:

T

é

cnica del cultivo puro

.

Las colonias se describen por examen macrosc

ó

pico en funci

ó

n del tama

ñ

o, la

forma, el borde, la elevaci

ó

n, la transparencia y el color. Esto resulta a veces

muy

ú

til en la identificaci

ó

n

A

partir

de

colonias

aisladas

en

medio

de

cultivo

se

realiza

un

examen

microsc

ó

pico que debe mostrar c

é

lulas razonablemente semejantes respecto al

Gram y a la morfolog

í

a.

Las colonias aisladas deben aislarse nuevamente en medio no selectivo por el m

é

todo de estr

í

as. Esto se conoce como reaislamiento.

Campana de flujo

laminar

Incubador

Equipo básico en microbiología Microscopio Invertido

• Tubo de ensayos• Matraces• Cápsulas Petri.• Botellas de cultivo

Botellas y Placas

de Cultivo

Evaluación del crecimiento

1- Determinación del número de microorganismos • Métodos directos

: recuento total

Recuento microscópico directoConteo electrónico

• Métodos indirectos

: recuento de viables

Recuento en placaFiltración por membrana e incubaciónNúmero más probable (NMP)

2- Determinación de la masa celular

Medida de la masa o volumenDeterminación del contenido de N, C, P,Turbidimetría

3- Determinación de la actividad celular

Actividad enzimáticaConcentración de un metabolitoMedida de la respiración

Método directo: Recuento microscópico directo detotales por cámara de Petroff-Hausser

• método rápido– no distingue células vivas y muertas– baja sensibilidad: límite de detección alto (

cél/mL)

Determinación del número de microorganismos

Turbidimetría

• método rápido– no distingue células vivas y muertas– baja sensibilidad

Determinación del número de microorganismos

Crecimiento microbiano

En organismos unicelulares el

crecimiento

conduce

a

un

aumento en el número de célulasmás que un aumento en el tamañocelular.

En

el

laboratorio

los

micro

crecen

organismos

en

cultivos

puros

con

abundancia

de

nutrientes

a

muy

altas

densidades.

En

la

naturaleza

los

microorganismos

usualmente

existen

en

biofilms

con

interacciones

de

cooperatividad,

competencia, etc.

Gemación levaduras

División celular: fisión binaria

• Temperatura • Oxígeno• pH• Presión osmótica• Radiaciones

Factores físicos que afectan el crecimiento microbiano

:

Efecto del ambiente físico

Temperatura