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Factores que influyen sobre el crecimiento microbiano.Ma. Guadalupe Aguilera Arreola.

APCC

Escuela de Quimicofarmacologia de la Universidad Michoacana de

San Nicolas de Hidalgo

DIPLOMADO TEORICO-PRACTICO EN MICROBIOLOGIA CLINICA

M en M. José Tomás Hernández Méndez

• Factores físicos que afectan el crecimiento:• temperatura• presión osmótica• desecación• radiaciones

Contenido

• Factores químicos que afectan el crecimiento:• pH• potencial REDOX

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Temperatura

Según el rango de temperatura de crecimiento se clasifican en:

Psicrófilos

Psicrótrofos

Mesófilos

TermófilosHipertermófilos

Velo

cidad

de

crec

imie

nto

Temperatura (°C)-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Los microorganismos se encuentran en casi todos los ambientes, incluso ambientes muy extremos.

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→ enzimas y proteínas estables al calor→ membranas ricas en ácidos grasos saturados

Adaptaciones a la termofilia:

Capaces de crecer a temperaturas superiores a 45ºC.

Temperaturas extremas: Psicrófilos

microorganismos capaces de crecer a bajas temperaturas.

⇒ Psicrófilos obligados

⇒ Psicrófilos facultativos

_ membranas ricas en ácidos grasos insaturados

Adaptaciones:

Mínima =0; óptima < 15oC; < 20°C máxima

crecen a 0°C, óptimo 20-40oC

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Temperaturas de crecimiento máximas para diferentes organismos (°C)

AnimalesPeces

Insectos

Plantas

Eucariotas

Protozoarios

Algas

Hongos

Bacteria

MetanogénicasHipertermófilasdel azufre

Archaea

Cianobacterias

Heterótrofas

38

45-50

49-50

56

55-60

60-62

70-73

90

110115

Crustaceos

45-50

Procariotas

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• Psicrófilos - rango: < 0-20°C, óptimo < 15oC– organismos marinos, algas: Chlamydomonas nivalis (nieve rosada),

bacterias: Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes– membrana contiene alto % de ácidos grasos insaturados

• Psicrofílicos facultativos- rango: 0-35°C, óptimo 20-30oC– Pseudomonas - crecen en el refrigerador (imp sanitaria)

• Mesófilos - rango: 15-45° C, óptimo: 30-40°C– la mayoría de los microorganismos (del suelo, aguas, patógenos)

• Termófilos - rango: 40-70°C, óptimo de 55-65oC – membrana contiene alto % de ácidos grasos saturados

– enzimas estables al calor– Bacillus stearothermophilus, organismos de compostaje

• Hipertermófilos - rango: 80-113°C, óptimo > 90oC – Pyrococcus, Pyrodictium (aguas termales)

Actividad de agua (aw)

La disponibilidad de agua se expresa como actividad de agua (aw)

Varía entre 0 y 1.

Ej.: suelo agrícola 0,9-1,0; harinas 0,7

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aw ambiente bacterias

1.00

0.90

0.95

0.800.85

0.70

0.75

0.55- alteración del ADN

0.60

agua de mar, sangreverdura, fruta, carne

pan

jamón

salames

conservas

lagos saladospescado salado

cereales, dulces

chocolate, mielleche deshidratada

mayoría Gram-

mayoría de bacilos Gram+

mayoría de cocos

Staphylococcus

HalobacteriumActinospora

hongos

basidiomycetes

Fusarium, MucorRhizopus

Saccharomyces rouxii

Saccharomyces rouxii

Penicillum

Aspergillus

Bacillus

Aspergillus

Xeromyces bisporus

Actividad de agua (aw)

Clasificación de los microorganismos según su capacidad para crecer en ambientes con distinta actividad de agua

• halófilos: crecen en ambientes salinos (req. Na) crecimiento óptimo aw del mar.• osmófilos: crecen en ambientes con alta concentración

de azúcar • xerófilos: crecen en ambientes muy secos

aw muy baja los mo se mueren o se deshidratan y pasan aun estado de latencia.

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Ósmosis

aguasoluto el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable

Agua pura vs agua con azúcar

Presión osmótica

Ambiente hipertónico

Concentración de agua es mayor adentro de la célula, tiende a salir agua: plasmolisis

aguasoluto

Ambiente hipotónico

Concentración de agua es mayor afuera, tiende a entrar agua a la célula:plasmoptisis (irreversible)

Ambiente isotónico

Concentración de agua es igual afuera que adentro de la célula, existe un equilibrio : óptimo crecimiento (turgencia)

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Presión osmótica

Formas osmóticamente sensibles:

Formas L

•son células bacterianas carentes total o casi totalmente de PC

•formas pleomórficas, irregulares y globulares,

•se producen de forma espontánea en algunas especies bacterianas cuando se cultivan en medios hipertónicos Streptobacillus moniliformis

•las colonias de las formas L naturales son muy características: en “huevo frito”, bifásicas.

•al no existir o estar desorganizado parcialmente el PGno pueden contrarrestar las fuerzas de presión osmótica

Presión osmótica

Formas osmóticamente sensibles:

• Se pueden obtener de forma inducida formas L en diversas bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, tratándolas con penicilina en medios hipertónicos.

Esferoplasto ( G - ) Protoplasto ( G + )

• si se quieren obtener suspensiones estables de estas formas:

medios o soluciones isotónicos o ligeramente hipertónicos, para evitar su lisis

• soluciones de NaCl 0,25-0,5 M;• sorbitol o sacarosa 0,1-0,5 M;• polietilénglicol (PEG) al 7,5%.

• Las formas L inestables pueden revertir. Poseen algo de PG, aunque éste se encuentra alterado.• Las formas L estables no suelen revertir. La mayoría carecen totalmente de PG.

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Presión osmótica

Mycoplasma

carecen de pared celular

son más resistentes a la lisis osmótica

presencia de esteroles y también lipoglicanos

• Longitud de onda corta, entre 10 y 400nm y alta energía. •UV 260nm es la más nociva por ser el máximo de absorción del ADN. •Modo de acción principal: provoca dímeros de timina y se inhibe la replicación del ADN. •Letal 90 y 95% •10 y 5% mutantes

Radiación ultravioleta (UV)

Radiaciones

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•Longitud de onda muy corta, energía alta, producen ionización: radicales libres (OH.), oxida dobles enlaces,rompe anillos aromáticos.

•rayos X•rayos gama•bajas dosis: mutaciones y muerte •niveles superiores letal•Se usan para esterilizar objetos, algunas endosporas pueden resistir altas dosis

Radiación ionizante

Radiaciones

• pH

• potencial REDOX

Factores químicos que afectan el crecimiento:

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pH

•La escala de pH mide la concentración de iones de hidrógeno e hidroxilo

de una solución

•ácido, por debajo de pH 7

•alcalino, por encima de pH 7

•o neutro, próxima al pH 7

•En general, las bacterias crecen mejor a un pH ligeramente alcalino

(básico).

•Los hongos crecen mejor a un pH ligeramente ácido,

•Los protozoos y las algas a un pH neutro.

pH

•Los acidófilos (amantes del ácido): ambientes con un pHextremadamente bajo. ej, crecen en la lixiviación ácida de los desechos de las minas, pH 1,0 - la acidez del ácido sulfúrico.

•Los alcalófilos (amantes de las bases):ambientes con un pHextremadamente alto. ej, crecen en los lagos alcalinos12,0 - la alcalinidad de las cremas o l íquidos depiladores .

•La mayoría de las bacterias sobreviven en ambientes con un intervalo de pH relativamente amplio, ajustando su pHintracelular.

•Bombas de hidrógeno (E. coli)

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pH

ej. Escherichia coli puede crecer en ambientes con un intervalo de pH entre 5,0 y 8,0. Independientemente del pH externo, el pH interno se mantiene en un valor muy cercano a 7,6 - el valor óptimo para su metabolismo. E. coli, al igual que la mayoría de las demás bacterias, pueden realizar reacciones metabólicas vitales sólo dentro de un intervalo de pH limitado, porque muchas de sus enzimas funcionan adecuadamente sólo en un intervalo estrecho de pH

⇒Neutrófilo: pH óptimo 6 - 8

Ej.: bacterias patógenas humanas.

Clasificación de los microorganismos según su pH óptimo

⇒Acidófilo: pH óptimo < 6

⇒Basófilo: pH óptimo > 8Suelos y aguas ricos en carbonatosEj: Bacillus

Membranas estabilizadas por altas concentraciones de H+

Ej.: muchas de las arqueas y hongos

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El pH final del medio de cultivo es un factor importante por diversas razones:

•Valores bajos, inferiores a 3.5 impiden la solidificación de los agentes gelificantes

añadidos a los medios sólidos

•Si la evolución del pH del medio lo hace bajar por debajo de 3.5 se puede producir su

licuación.

•El valor del pH puede afectar a la solubilidad de algunos componentes del medio de

cultivo

•El valor del pH puede afectar a la absorci ón de determinados nutrientes

•El valor del pH del medio puede afectar al pH del citoplasma y como consecuencia a la

actividad de muchos enzimas

•Por todas estas razones conviene optimizar el pH del medio para cada caso en

concreto.

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pH 7

pH

T (h)

alcalinizantes

Acidificanteslácticas

7.5

C

T (h)

Medio con regulador

Medio sin regulador

pH

Medio con regulador

Medio sin regulador

T (h)

Oxígeno

⇒ Aerobios→ obligados: requieren oxígeno (21% o más).

Ej. Bacillus, hongos, etc.

→ microaerofílicos: requieren niveles menores que el atmosféricoEj. Azospirillum

⇒ Anaerobios→ facultativos: no requieren oxígeno, mejor desarrollo con oxígeno.

Ej. levaduras, E. coli→ aerotolerantes: no son sensibles al oxígeno (crecen en presencia o

ausencia de oxígeno).Ej. Enterococcus faecalis, Sreptococcus spp.

→ obligados: no toleran el oxígeno, mueren en su presencia.Ej. Methanobacterium, Clostridium

(5-10%).

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AGENTES REDUCTORES.

TOLERANCIA AL OXÍGENO Y POTENCIAL DE OXIDORREDUCCIÓN.

• Purgar el oxígeno de los medios.• Agregar un agente reductor (Eh -)• Indicador de REDOX

Walden y Hentges 1975.

...ES QUIZÁ MÁS IMPORTANTE MANTENER EL MEDIO LIBRE DE OXÍGENOQUE TENER UN Eh NEGATIVO...

O2 + Eh -50 mV = NO CRECIMIENTO.Eh +500 mV = NO CRECIMIENTO.

NO O2 + Eh +325 mV = CRECIMIENTO.

Koneman, 1999. mgaa,2007.

AGENTES REDUCTORES.

(+150mv) a (-420 mv)Anaerobias obligadas

(180 mv) a (-350 mv)Anaerobias aerotolerantes

(+ 300 mv) a (-420 mv)Anaerobias facultativas

(+300 mv) a (–50 mv)Aerobias

POTENCIAL DE OXIDOREDUCCIÓN (Eh)

BACTERIAS

- 51 (- 110 mV)Resarzurina

- 46 Índigo tetrasulfonato

-11Azul de toluidina

11 (+ 71 mv) a (– 49 mv)Azul de metileno

POTENCIAL DE OXIDOREDUCCIÓN (Eh)

Colorante

0.02%-330Ditiotreitol

0.025%-210Cisteína

0.05%< -100Tioglicolato de sodio

Concentración a usar

Eo (mV)Agente

Agentes químicos reductores.

Potenciales redox de varios colorantes.

Tomado de: García Ramos E., Hernández Méndez JT.1981. Manual para el aislamiento e identificación de bacterias anaerobias.Methods for general and molecular bacteriology. Gerhardt, 1994.

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Caldo tioglicolatoEnsayo de tolerancia al oxígeno

Tioglicolato agente reductor

Resazurina indicador redox

O2 - O2 µO2

AGENTES REDUCTORES.

• TIOGLICOLATO (SHCH2COONa) • L-CISTEÍNA (NH2CHCH2SHCOOH) • DITIOTREITOL (DTT) (HSCH2CHOHCHONCH2SH)• SULFITO DE SODIO (NaSO3)

Methods for general and molecular bacteriology. Gerhardt, 1994.

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Brock, Madigan, Martinko, Parker. 2000 Biología de los microorganismos, 8va , Prentice Hall, capítulos 4 y 5.

Prescott, Harley, Klein 1999 Microbiología, 4ta McGraw-Hill Interamericana, capítulos 5 y 6.

www.fq.edu.uy

http://www.monografias.com/trabajos27/crecimiento-bacteriano/crecimiento-bacteriano.shtml#factor

http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/microbiologia /unidades/documen/uni_02/58/texthtml/cap802.htm

Bibliografía