Modelo matemático del crecimiento de bacterias

1. Concepto y expresión
   matemática del crecimiento
   bacteriano
2. Concepto de muerte de un
   microorganismo
3. ¿Qué necesita
   un microorganismo para crecer?
4. Detección y medida del
   crecimiento
5. Ciclo de crecimiento de
   poblaciones
6. Factores físicos y
   químicos que influyen en el crecimiento
   bacteriano
7. Caso real
8. Conclusiones
10. Bibliografía
11. Anexo

CONCEPTO Y
EXPRESIÓN MATEMÁTICA DEL CRECIMIENTO
BACTERIANO.

Entendemos por crecimiento microbiano el aumento
del número de microorganismos a lo largo del tiempo. Por
tanto, no nos referimos al crecimiento de un único
microorganismo
(ciclo celular) sino al demográfico de una población. En este tema nos centraremos en
el crecimiento de bacterias, el estudio que se hace puede
servir también para entender el crecimiento de levaduras y
de otros hongos. El
crecimiento de los virus se produce
de otra forma diferente y será tratado al final de este
capítulo.

Denominamos ciclo celular al proceso de
desarrollo de
una bacteria considerada de forma aislada. A lo largo del ciclo
celular, tiene lugar la replicación del material de la
bacteria, la síntesis
de sus componentes celulares, el crecimiento para alcanzar un
tamaño doble del inicial y su división por
bipartición de la bacteria para dar lugar a dos células
hijas. La duración del ciclo celular coincide con el
tiempo de generación y depende, en general, de los mismos
factores de los que depende este.

El crecimiento de una población resulta de la
suma de los ciclos celulares de todos sus individuos. Este
crecimiento suele ser asincrónico puesto que cada
microorganismo se encuentra en un punto diferente del ciclo
celular. Por consiguiente, en un momento determinado en una
población se encuentran células que acaban de
dividirse, otras que están replicando su ADN y
elongándose, otras que están iniciando la
división celular, etc.

En un crecimiento sincrónico todas las
células se encuentran simultáneamente en la misma
fase del crecimiento celular. Los cultivos sincrónicos son
muy difíciles de mantener por lo que su importancia
está principalmente ligada a los estudios básicos
de biología
microbiana. Sin embargo, en la naturaleza,
las bacterias del
suelo se
encuentran en condiciones de crecimiento próximas a la
fase estacionaria (en la que se produce una cierta
sincronización del cultivo) y, por consiguiente, durante
cierto tiempo las poblaciones naturales probablemente se
comporten como relativamente sincrónicas.

Las poblaciones de bacterias pueden crecer de una
forma explosiva acumulando grandes números en un
periodo de tiempo muy reducido. Puesto que el efecto nocivo
(infecciones o intoxicaciones) de los microorganismos depende de
su número en la mayoría de los casos, entender
cómo se produce el crecimiento microbiano es importante
para poder evitar o
reducir dichos efectos nocivos.

Se denomina crecimiento equilibrado a
aquél en el que todos la biomasa, número de
células, cantidad de proteínas,
de ADN, etc., evolucionan en paralelo. El crecimiento equilibrado
probablemente ocurra en muy contadas ocasiones en condiciones
naturales.

Por tanto, es principalmente un concepto de
aplicación en el laboratorio.
Sin embargo, es útil porque permite estudiar el
crecimiento de microorganismos.

Las bacterias crecen siguiendo una progresión
geométrica en la que el número de individuos se
duplica al cabo de un tiempo determinado denominado tiempo
de generación (ô). De esta forma,
podemos calcular el número de bacterias (N) al cabo de un
número de generaciones (n) usando la ecuación
siguiente:

N = N0 2n

siendo N0 el número de células en el
momento actual. El número de generaciones se puede
calcular de la siguiente forma:

n = t / ô

donde t es el tiempo transcurrido.

Los tiempos de generación de bacterias creciendo
en ambientes favorables pueden ser muy cortos (valores de
ô de 20 min). Esto lleva a que una única célula (N0
= 1) creciendo con un ô = 20 min, llegue a poder producir
4.7 x 1021 células en 24 horas.

Si la bacteria crece en un medio líquido, las
células que se producen en cada división
continúan su vida independientemente en la mayoría
de los casos formando una suspensión de
células libres.

Cuando una célula aislada comienza a crecer sobre
un substrato sólido, el resultado del crecimiento al cabo
del tiempo es una colonia. Se denomina unidad formadora
de colonia (UFC) a una célula viva y aislada
que se encuentra en un substrato y en condiciones ambientales
adecuadas y produce una colonia en un breve lapso de
tiempo.

Una UFC también puede corresponder a más
de una célula cuando éstas forman parte de grupos unidos
fuertemente (estreptococos o diplococos, por ejemplo) ya que cada
grupo
formará una sola colonia.

Cuando algunos tipos de bacterias o de levaduras
patógenas crecen sobre superficies forman
biopelícuas (biofilms) en los que las
células se asocian entre sí mediante capas de
polisacáridos que forman una película que recubre
la superficie sobre la que se encuentran las
células.

Los biofilms son muy importantes porque los
microorganismos que los forman resultan más resistentes a
antibióticos y al ataque de células del sistema inmune y,
por consiguiente, las infecciones que producen son más
difíciles de tratar. La presencia de biopelículas
es un problema serio en los implantes
ortopédicos, catéteres, etc. El sarro de los
dientes es un ejemplo de biofilm.

CONCEPTO DE
MUERTE DE UN
MICROORGANISMO.

Desde el punto de vista microbiológico, un
microorganismo muere cuando pierde de forma irreversible la
capacidad de dividirse. El fundamento de esta definición
es que si un microorganismo ha perdido la capacidad de dividirse
no podrá formar una colonia sobre un medio de cultivo y no
será posible detectar su presencia por los métodos
microbiológicos tradicionales.

Es decir: cuando no se produce aumento en el
número de microorganismos no hay crecimiento. Sin embargo,
un microorganismo puede estar muerto desde el punto de vista
microbiológico y continuar desarrollando una actividad
metabólica que se traduzca, por ejemplo, en
liberación de toxinas.

Por otra parte, hay que considerar que la capacidad de
multiplicación (crecimiento) de un microorganismo puede
verse transitoriamente afectada por lesiones o por las
condiciones físicas o químicas del entorno. En
estos casos, podríamos considerar como muertos
microorganismos que pueden reanudar su crecimiento si las
condiciones son de nuevo favorables.

¿QUÉ NECESITA UN MICROORGANISMO
PARA CRECER?

El aislamiento de bacterias a partir de muestras
naturales se realiza, en la mayoría de los casos, mediante
la producción de colonias aisladas en
cultivos sólidos.

El crecimiento explosivo de las bacterias produce un
gran número a partir de una única célula
inicial de forma que, tras un periodo de tiempo de
incubación en las condiciones ambientales
adecuadas, se produce una colonia de individuos
iguales.

Para crecer, un microorganismo necesita nutrientes que
le aporten energía y elementos químicos para la
síntesis de sus constituyentes celulares.

Dependiendo de la fuente de carbono que
utilizan, los microorganismos se pueden clasificar en:

• autotrofos: si es el CO2
  atmosférico (microorganismos que
  fotosintetizan)
• heterotrofos si utilizan carbono
  orgánico.

Los microorganismos de importancia clínica son
todos ellos heterótrofos.

La fórmula elemental de un microorganismo
es, aproximadamente,
C4H7O2N lo que supone que
los componentes de las células son: carbono que
representa alrededor del 50% del peso seco, oxígeno
(32%), nitrógeno (14%) y debe estar disponible,
normalmente, en forma de NH4 o de aminoácidos a
los que se pueda tomar su grupo amino; fósforo (3%)
y debe estar en forma de PO43-,
azufre que representa en torno al 1% y
procede de aminoácidos sulfurados o de
SO42-; y otros elementos traza entre
los que se encuentran Fe, K, Mg, Mn, Co, Mb, Cu y Zn.

La elaboración de medios de cultivo que
permitan aislar microorganismos a fin de iniciar posteriores
cultivos puros requiere proporcionar los nutrientes antes
citados y, en ciertos casos, algunos aminoácidos o
vitaminas que determinados tipos de microorganismos no
pueden sintetizar.

Los medios de
cultivo se pueden clasificar en definidos cuando su
composición química se conoce
totalmente y complejos cuando no es el caso porque
están compuestos por mezclas de
extractos de materiales
complejos (extracto de levadura, extracto de carne,
etc.).

Por otra parte, los medios de cultivo pueden ser
líquidos o bien sólidos si se
añade algún agente solidificante que no sea
consumible por los microorganismos (normalmente
agar).

En función de
los microorganismos que pueden crecer en ellos, los medios pueden
ser:

• selectivos cuando favorecen el crecimiento de
  ciertos microorganismos mientras suprimen el de otros (por
  ejemplo, el medio SPS para clostridios),

• diferenciales cuando alguno de sus componentes
  permite identificar las colonias de un tipo de microorganismos
  (por ejemplo medios con hematíes para identificar
  colonias de microorganismos hemolíticos)

• selectivo-diferenciales cuando combinan las
  dos características anteriores (por ejemplo, el agar de
  MacConkey para identificar Escherichia
  coli),

• medios de enriquecimiento que permiten aislar
  un tipo determinado de microorganismo a partir de una mezcla
  una población mixta de gran tamaño.

DETECCIÓN Y
MEDIDA DEL CRECIMIENTO

Existen diferentes sistemas para
detectar y medir el crecimiento de microorganismos; los
principales son: recuento directo, medida de la masa de las
células, recuento d viables, medida del número de
partículas, medida de parámetros bioquímicos
y medida de la actividad metabólica.

• Recuento directo: consiste en la observación al microscopio de
  volúmenes muy pequeños de suspensiones de
  bacterias. Se usan unos portaobjetos especiales denominados
  cámaras de Petroff-Hausser. Para que la medida
  sea correcta es necesario que la densidad de
  células sea del orden de 105 por ml.
• Medida de la masa de células: el
  sistema se basa en que las células en suspensión
  dispersan la luz causando la
  turbidez del cultivo. La turbidez depende de la masa en
  suspensión y, por tanto, midiendo esta se puede estimar
  aquella. Este es el parámetro de medida más
  fácil de usar en los cultivos de laboratorio. La
  densidad de células debe ser del orden de 105
  por ml.

• Recuento de viables: consiste en sembrar un
  volumen
  determinado de cultivo o muestra sobre
  el medio de cultivo sólido adecuado para estimar el
  número de viables contando el número de colonias
  que se forman puesto que cada una de estas deriva de una UFC.
  Para que la medida sea correcta desde el punto de vista
  estadístico, es necesario contar más de 300
  UFC.

En ciertas ocasiones en las que la densidad de
microorganismos es demasiado baja, éstos se pueden
recolectar por filtración a través de una
membrana (de 0.2 µm de tamaño de poro) y posterior
colocación de la membrana en un medio de cultivo
adecuado para que se formen las colonias.

• Medida del número de partículas
  usando contadores electrónicos de partículas.
  Estos sistemas no nos indican si las partículas
  corresponden a células vivas o muertas; pero nos pueden
  dar una idea del tamaño de las partículas.
• Medida de parámetros bioquímicos
  tales como la cantidad de ADN, ARN, proteínas,
  peptidoglicano, etc. por unidad de volumen.
• Medida de actividad metabólica de las
  bacterias como que respiran producen una disminución del
  potencial redox del medio en que se encuentran como
  consecuencia del consumo de
  oxígeno (utilización de colorantes
  sensibles a oxidación-reducción tales como el
  azul de metileno).

CICLO DE CRECIMIENTO
DE POBLACIONES.

En un cultivo bacteriano en medio líquido, se
pueden diferenciar cuatro fases en la evolución de los parámetros que
miden el crecimiento microbiano:

• Fase lag o de adaptación: Durante la
  que los microorganismos adaptan su metabolismo
  a las nuevas condiciones ambientales (de abundancia de
  nutrientes) para poder iniciar el crecimiento exponencial.
• Fase exponencial o logarítmica: en ella
  la velocidad de
  crecimiento es máxima y el tiempo de generación
  es mínimo. Durante esta fase las bacterias consumen los
  nutrientes del medio a velocidad máxima. La
  evolución del número de células durante
  esta fase se explica con el modelo
  matemático descrito anteriormente. Esta fase corresponde
  a la de infección y multiplicación dentro del
  organismo del agente infeccioso.
• Fase estacionaria: en ella no se incrementa el
  número de bacterias (ni la masa u otros
  parámetros del cultivo). Las células en fase
  estacionaria desarrollan un metabolismo diferente al de la fase
  de exponencial y durante ella se produce una acumulación
  y liberación de metabolitos secundarios que pueden tener
  importancia en el curso de las infecciones o intoxicaciones
  producidas por bacterias.

Los microorganismos entran en fase estacionaria bien
porque se agota algún nutriente esencial del medio,
porque los productos de
desecho que han liberado durante la fase de crecimiento
exponencial hacen que el medio sea inhóspito para el
crecimiento microbiano o por la presencia de competidores u
otras células que limiten su crecimiento.

La fase estacionaria tiene gran importancia porque
probablemente represente con mayor fidelidad el estado
metabólico real de los microorganismos en muchos
ambientes naturales.

• Fase de muerte: se produce una
  reducción del número de bacterias viables del
  cultivo.

Las fases, parámetros y cinética de
crecimiento discutidas para el caso de los medios
líquidos se presentan también en los
sólidos. La cinética de crecimiento, en este
caso, sólo se puede seguir utilizando unos sistemas de
detección especiales siendo el más sencillo, la
medida del número de células viables por unidad
de superficie o por unidad de masa.

FACTORES
FÍSICOS Y QUÍMICOS QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO
BACTERIANO.

• Temperatura: Cada microorganismo tiene una
  temperatura
  de crecimiento adecuada. Si consideramos la variación de
  la velocidad de crecimiento en función de la temperatura
  de cultivo, podemos observar una temperatura
  mínima por debajo de la cual no hay crecimiento; a
  temperaturas mayores se produce un incremento lineal de la
  velocidad de crecimiento con la temperatura de cultivo hasta
  que se alcanza la temperatura óptima a la que la
  velocidad es máxima. Por encima de esta temperatura
  óptima, la velocidad de crecimiento decae bruscamente y
  se produce la muerte
  celular.

El aumento de la velocidad de crecimiento con la
temperatura se debe al incremento generalizado de la velocidad
de las reacciones enzimáticas con la temperatura. Se
denomina coeficiente de temperatura a la relación
entre el incremento de la velocidad de reacción y el de
temperatura. En términos generales, la velocidad de las
reacciones bioquímicas suele aumentar entre 1.5 y 2.5
veces al aumentar 10ºC la temperatura a la que tienen
lugar.

La falta de crecimiento a temperaturas bajas se debe a
la reducción de la velocidad de las reacciones
bioquímicas y al cambio de
estado de
los lípidos de la membrana celular que pasan
de ser fluidos a cristalinos impidiendo el funcionamiento de la
membrana celular.

La muerte celular a altas temperaturas se debe a la
desnaturalización de proteínas y a las
alteraciones producidas en las membranas lipídicas a
esas temperaturas.

Es importante tener en cuenta que a temperaturas
bajas, el metabolismo celular es lento y las células
paran de crecer; aunque suelen morir. Sin embargo, cuando la
temperatura es superior a la óptima, se produce la
muerte celular rápidamente y las células no
pueden recuperar su capacidad de división si baja
posteriormente la temperatura. Esto permite esterilizar por
calor y no
por frío.

Hay varios tipos de microorganismos en
función de sus temperaturas de crecimiento
mínima, máxima y óptima.

Los microorganismos psicrótrofos son
mesófilos que pueden crecer a temperaturas bajas. Por
tanto, se les puede considerar como psicrófilos
facultativos. Esto es importante desde el punto de vista
aplicado porque cuando se encuentran contaminando alimentos, son
capaces de crecer en condiciones de refrigeración (4 – 8ºC) y de
producir infecciones en los consumidores del alimento (30 – 35
ºC).

Desde el punto de vista clínico, los
microorganismos capaces de producir infecciones en pacientes
son los mesófilos y algunos psicrótrofos ya que
sus temperaturas óptimas de crecimiento coinciden con
las corporales.

• Actividad de agua
  (aw): Se denomina actividad de agua a la relación
  entre la presión
  de vapor de agua del substrato de cultivo (P) y la
  presión de vapor de agua del agua pura (P0). El valor de la
  actividad de agua está relacionado con el de la humedad
  relativa (HR).

El valor de la actividad de agua nos da una idea de la
cantidad de agua disponible metabólicamente. Por
ejemplo: comparemos el agua pura
donde todas las moléculas de agua están
libremente disponibles para reacciones
químicas con el agua presente en una
disolución saturada de sal común (NaCl) donde una
parte importante de las moléculas de agua participa en
la solvatación de los iones de la sal disuelta. En este
último caso, la actividad de agua mucho menor que en el
primero. conforme aumenta la cantidad de solutos en el medio,
disminuye su actividad de agua.

El agua es un substrato en muchas reacciones
bioquímicas (proteasas y lipasas, por ejemplo). Cuando
no hay agua disponible, estas reacciones se detienen y el
metabolismo se para. Esta falta de agua también detiene
muchas de las enzimas que
podrían degradar las estructuras
biológicas. Por ello, las células que no crecen
por falta de agua no mueren rápidamente: los sistemas de
degradación tampoco funcionan y no las
degradan.

Es decir: cuando un microorganismo se encuentra en un
substrato con actividad de agua menor que la que necesita, su
crecimiento se detiene. Esta detención del crecimiento
no suele llevar asociada la muerte del microorganismo, sino que
éste se mantiene en condiciones de resistencia
durante un tiempo más o menos largo. En el caso de las
esporas, la fase de resistencia puede ser considerado
prácticamente ilimitada.

La gran mayoría de los microorganismos requiere
valores de actividad de agua muy altos para poder crecer.
Los valores
mínimos de actividad para diferentes tipos de
microorganismos son, a título orientativo, los
siguientes: bacterias aw>0.90, levaduras aw>0.85, hongos
filamentosos aw>0.80.

Como puede verse, los hongos filamentosos son capaces
de crecer en substratos con actividad de agua menor (más
secos) de la que permite el crecimiento de bacterias o de
levaduras. Por esta razón se puede producir deterioro de
alimentos de baja actividad de agua (por ejemplo, el queso o
almíbares) por mohos (hongos filamentosos) y no por
bacterias.

En función de su tolerancia a
ambientes con baja aw, los microorganismos que pueden
crecer en estas condiciones se clasifican en
halotolerantes, halófilos y
xerófilos según toleren o requieran
condiciones salinas o hipersalinas, respectivamente.

La reducción de la actividad de agua para
limitar el crecimiento bacteriano tiene importancia aplicada en
industria
alimentaria. La utilización de almíbares,
salmueras y salazones reduce la actividad de agua del alimento
para evitar su deterioro bacteriano.

• pH: Es un parámetro crítico en
  el crecimiento de microorganismos ya que cada tipo de
  microorganismo tiene un rango de pH en el que
  puede vivir adecuadamente, fuera de este rango
  muere.

El pH intracelular es ligeramente superior al del
medio que rodea las células ya que, en muchos casos, la
obtención de energía metabólica depende de
la existencia de una diferencia en la concentración de
protones a ambos lados de la membrana
citoplásmica.

El pH interno en la mayoría de los
microorganismo está en el rango de 6,0 a 8,0. Los rangos
de pH tolerables por diferentes tipos de microorganismos son,
también, distintos. Hay microorganismos
acidófilos que pueden vivir a pH=1.0 y otros
alcalófilos que toleran pH=10.0.

Hay que considerar que, como consecuencia del
metabolismo, el pH del medio de crecimiento suele tender a
bajar durante el cultivo. Por otra parte, la bajada del pH del
medio que producen ciertos microorganismos les confiere una
ventaja selectiva frente a otros competidores.
Así, por ejemplo, las bacterias lácticas que
producen grandes cantidades de ácido láctico como
consecuencia de su metabolismo primario reducen el pH del medio
a valores inferiores a los soportables por otras bacterias
competidoras (llegan a bajar el pH del medio hasta 4.5). De
esta forma, las bacterias competidoras mueren y las
lácticas se convierten en la población
dominante.

La bajada del pH se puede deber a varios factores, uno
de los cuales es la liberación de ácidos
orgánicos de cadena corta (fórmico,
acético, láctico) por ciertas
bacterias.

En este sentido, hay que tener en cuenta que la
acción bactericida de estos ácidos
orgánicos de cadena corta es más potente que la
debida únicamente a la bajada del pH que producen. Esto
es, los ácidos orgánicos de cadena corta son
tóxicos para algunas bacterias por sí
mismos.

El efecto letal del pH ácido sobre los
microorganismos tiene aplicación en la
conservación de alimentos acidificándolos. De
esta forma, la adición de ácido acético en
forma de vinagre permite la conservación de alimentos
perecederos (escabeches, por ejemplo) y la producción de
ácidos en el curso de fermentaciones naturales permite
alargar la vida de los alimentos (coles fermentadas, por
ejemplo).

• Potencial redox: nos indica la capacidad del
  substrato para aceptar o donar

electrones, esto es: sus características
oxidantes o reductoras. Uno de los factores que
intervienen en el potencial redox, aunque no el único,
es la concentración de oxígeno
[O2].

Hay microorganismos que requieren ambientes oxidantes
para crecer, mientras que otros necesitan ambientes reductores.
El metabolismo de ambos tipos de microorganismos presenta
diferencias notables. El requerimiento de condiciones oxidantes
o reductoras no debe confundirse con la necesidad de presencia
o ausencia de oxígeno para que se produzca el
crecimiento.

En general, cuando un microorganismo requiere un
ambiente
oxidante se dice que desarrolla un metabolismo oxidativo
(o respirativo) mientras que los microorganismos que
requieren ambientes reductores (o menos oxidantes) realizan un
metabolismo fermentativo.

Un microorganismo es aerobio cuando necesita
oxígeno para vivir y es anaerobio cuando o bien
no lo necesita (anaerobios facultativos como las
bacterias entéricas, o como Saccharomyces
cerevisiae; o anaerobios aerotolerantes como las
bacterias lácticas) o cuando muere en presencia de
oxígeno (anaerobios estrictos como los
clostridios).

Hay microorganismos que, aunque viven en presencia de
oxígeno, no son capaces de utilizarlo como aceptor final
de electrones y deben desarrollar un metabolismo fermentativo
(los estreptococos, por ejemplo).

Por otra parte, hay microorganismos que pueden
desarrollar ambos tipos de metabolismo. Esto es: en presencia
de oxígeno desarrollan un metabolismo oxidativo y en su
ausencia, fermentativo. El rendimiento de los procesos
fermentativos es menor que el de los respirativos: las
bacterias y las levaduras producen menos biomasa cuando crecen
fermentando que cuando lo hacen respirando.

En el curso de ciertas reacciones metabólicas
redox se forman compuestos altamente reactivos
(radicales libres, formas superóxido) que pueden
dañar las proteínas, membranas y ácidos
nucleicos produciendo la muerte de las células. Las
células se defienden de estos compuestos reactivos
mediante las enzimas de: superóxido dismutasa
(SOD) y catalasa. Los anaerobios estrictos carecen de
SOD y de catalasa o tienen niveles muy bajos de
estas enzimas de forma que no pueden sobrevivir en presencia de
oxígeno. La detección de estas enzimas tiene
valor taxonómico.

CASO
REAL:

Propagación de células del
Lactobacillus casei a escala de
laboratorio para la elaboración de una bebida
multifuncional probiótica, con el fin de evaluarla en el
tratamiento y prevención de enfermedades
gastrointestinales.

El Lactobacillus casei, es una bacteria ácido
láctica que es utilizada para la elaboración de
productos lácteos
fermentados, conocida por tener excelentes efectos
nutricionales, además de un sabor agradable, teniendo un
efecto promotor de la salud, esto a
través de la microflora intestinal y modulación del sistema inmune.

La cepa de Lactobacillus casei ha demostrado tener
efecto sobre los problemas
gastrointestinales de niños
de corta edad, demostrando la disminución de la
presencia y frecuencia de diarrea,
además de parásitos intestinales patógenos
como la Giardia lamblia y sobre la flora intestinal.
Esto se logró hallando una concentración celular
mediante bioensayos de laboratorio, a determinados periodos de
tiempo y con características semejantes, por duplicado
para optimizar cada uno de los procesos.
Se realizó a nivel de laboratorio, mediante recuentos en
cámara de Newbauer, realizando esto en tratamiento por
duplicado de lo cual se obtuvieron los resultados de fermentar
la bebida por 4 horas a una temperatura de 40°C y sin
agitación.

Bioensayo para estudiar el comportamiento
del inóculo de 3 y 2 horas de incubación, sin
aplicar agitación.

Resultados del crecimiento celular para el
inóculo de 3 y 2 horas de incubación, sin aplicar
agitación

Gráfico -Resultados del crecimiento celular para
el inóculo de 3 y 2 horas de incubación sin aplicar
agitación-

Inferencia.

La fase Lag o de adaptación es relativamente
larga (1 hora) si se compara con organismos que se reproducen en
sólo 20 o 30 minutos.

La fase exponencial dura 2 horas por lo tanto cuando las
bacterias tienen 2 horas de haber sido cultivadas es cuando se de
el mayor consumo de nutrientes que les permite incrementar su
velocidad de crecimiento para infectar al objetivo; por
lo tanto en el caso del yogurt es beneficioso que se reproduzca e
incluso se podría acelerar esa reproducción aumentando la cantidad de
nutrientes del medio, pero si lo que se quisiera es erradicar o
contrarrestar el crecimiento bacteriano, es en esta fase en la
que se debe aplicar o bien un antibiótico o bien alterar
las condiciones del medio de cultivo para dificultar la
absorción de nutrientes y por ende perjudicar la
reproducción bacteriana y así proteger al organismo
de la infección bacteriana.

En la fase estacionaria ya no hay ni
multiplicación ni infección. En el caso de la
bacteria de yogurt es en esta fase en la que entran en
acción ejerciendo su actividad gastrointestinal sobre la
flora intestinal y otros organismos patógenos.

CONCLUSIONES

• El crecimiento bacteriano puede considerarse como el
  crecimiento de poblaciones de muchos millones de células
  cuyas características son esencialmente estadísticas, y el comportamiento de
  la
  célula individual es tomado como una
  frecuencia.
• El crecimiento de las bacterias en cultivo puede
  determinarse midiendo experimentalmente el incremento de la
  materia
  celular (protoplasma) o del incremento del número de
  células.
• Las posibilidades fisiológicas de los
  microorganismos se relacionan inversamente con sus necesidades
  nutricionales, ya que, la síntesis de componentes
  celulares a partir de materia inorgánica o compuesto
  inorgánicos simples es obviamente un proceso más
  complejo de lo que sería si los productos de partida
  fueran sustancias orgánicas complejas
  químicamente más parecidas a los constituyentes
  finales de la célula.
• Los microorganismos probióticos juegan un
  papel importante en el desarrollo de nueva flora intestinal y
  de sustancias capaces de disminuir los patógenos como
  bacterias, virus y parásitos.

RECOMENDACIONES

• Al hacer uso de un medio gráfico es muy
  importante realizar un buen análisis de la curva de crecimiento
  bacteriano, ya que esto permite crear un cultivo que
  podrá ser catalizado ya sea positiva o negativamente
  según sea el resultado o producto que
  necesitemos generar.
• Para el caso específico del Lactobacillus
  casei recomendamos que si se desea aumentar o agilizar la
  producción se agregue en la fase exponencial un
  concentrado del producto en lugar de agregar un concentrado de
  nutrientes, pues si bien es cierto que en esta fase las
  bacterias absorben la mayor cantidad de nutrientes,
  perderán tiempo en sintetizarlos y empezar a dividirse;
  si en cambio se agrega un concentrado del producto se ahorra el
  tiempo de síntesis y las bacterias empiezan de inmediato
  su multiplicación.

BIBLIOGRAFÍA

• Microsoft Corporation, Enciclopedia CD-ROM
  Microsoft
  Encarta Básica 2001, Estados
  Unidos 2000.
• Freeman, Bob A; Microbiología de Burrows 22a
  Edición, Editorial Interamericana,
  España
  1986. Pags. 57-62.

Consultados 2 de julio de 2005, 9:30 p.m.

• http://www.ilustrados.com/publicaciones/EpyuVFpkAuxyYhyHRF.php
• http://www.unavarra.es/genmic/microclinica/tema%2002.pdf
• http://www.viatusalud.com
• http://www.peruecologico.com.pe/glosario_c.htm
• http://www.sfaf.org/tratamiento/hojasdeinfo/glosario.html
• http://www.eufic.org/sp/food/pag/food30/food302.htm
• 
  http://www.qb.fcen.uba.ar/microinmuno/SeminarioMedios.htm
• http://www.seh-lelha.org/club/probiotico.htm
• http://www.monografias.com/trabajos10/cincrec/cincrec

ANEXO

GLOSARIO

• Agar: elemento solidificante muy utilizado
  para la preparación de medios de cultivos. Se
  licúa completamente a la temperatura del agua hirviendo
  y se solidifica al enfriarse a 40 grados. Con mínimas
  excepciones no tiene efecto sobre el crecimiento de las
  bacterias y no es atacado por aquellas que crecen en
  él.

• Cepa: variante genética específica de un
  organismo. Conjunto de individuos de una misma especie
  existente en una colonia o cultivo.

• Inóculo: inoculum (microbio)
  pequeña cantidad de un producto que contiene bacterias y
  que se toma, por ejemplo, para hacer un cultivo, una resiembra
  o infectar determinados animales de
  experimentación.

• Metabolito: metabolito
  (Bioquím.) producto del metabolismo
  inmediato.

• Microflora intestinal: la microflora
  intestinal son bacterias intestinales cuya principal
  función es fermentar la sustancias aportadas por los
  alimentos (por ejemplo, las fibras alimentarias), que no pueden
  digerirse en el intestino delgado. Esta fermentación produce, entre otras
  moléculas, ácido láctico y ácidos
  grasos de cadena corta (acético, propiónico y
  butírico.

• Probióticos: las sustancias
  probióticas (bacterias vivas) y las prebióticas
  (componentes alimentarios de los que viven éstas). Las
  bacterias buenas o "probióticas" ayudan a mantener un
  equilibrio
  bacteriano saludable, estimulan la inmunidad intestinal y
  evitan la aparición de organismos patógenos que
  causan las alteraciones estomacales e intestinales.

Algunos ejemplos de alimentos probióticos son:
ciertos yogures, productos lácteos fermentados y otros
alimentos como verduras y productos de soja
fermentados.

GRUPO DE DISCUSIÓN

BR. KARLA GRISELL MENA DURÁN

BR. HILDA MARISELA SHUPAN PINTO

BR. KRISCIA MIREYDA REYNOSA MENDOZA

BR. JENNIFER MARICELA GUZMÁN
MELGAR

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE QUÍMICA Y FARMACIA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA, QUÍMICA Y
MATEMÁTICA

SECCIÓN DE MATEMÁTICA

MATEMÁTICA III CICLO 01/2005

CIUDAD UNIVERSITARIA, 11 DE JULIO DE 2005