El concepto de crecimiento bacteriano cubre dos aspectos: el crecimiento de la célula bacteriana (tamaño, masa, volumen) y el fenómeno de división celular (población). En pocas palabras, el crecimiento a menudo se equipara con la división celular. La más simple es considerar el crecimiento como un conjunto de reacciones (del metabolismo ) que conducen a la síntesis de biomasa bacteriana. El crecimiento se define entonces por el aumento de la biomasa seca.
El estudio del crecimiento bacteriano consiste en determinar los parámetros de crecimiento para una determinada cepa bacteriana.
Si nos interesan las células, aisladas (disjuntas, que no están en micelio ni pseudomicelio ni en bolas), como es el caso casi sistemático aquí (hay excepciones como el género Streptomyces ; individuos de este tipo pueden organizarse en micelio o en pseudomicelio), y si su tamaño medio, la masa y el volumen son invariables y despreciable durante la fase de crecimiento considerado, (Cf. abajo "expresión gráfica de crecimiento de no renovado medio "), entonces el estudio de los rendimientos de crecimiento a la evaluación de la biomasa bacteriana ya la evaluación del número de bacterias (entonces existe una relación entre este número y la biomasa). En este caso, el estudio del crecimiento es, por tanto, posible gracias al aumento de la biomasa bacteriana y las divisiones celulares que se producen cuando las bacterias se encuentran en un entorno favorable y en condiciones fisicoquímicas (temperatura, presión, gases ambientales óptimos de la naturaleza, pH, etc. .).
En el caso bastante raro en el que la bacteria estudiada puede organizarse de tal manera que las células ya no estén desarticuladas (ejemplo: género Streptomyces que forma micelios o pseudomicelia), ya no es posible evaluar el crecimiento según el número de células y ya no existe una relación entre la biomasa y este número de células. En este caso, el estudio del crecimiento equivale entonces a evaluar la biomasa bacteriana cuando las bacterias se encuentran en un ambiente favorable y en condiciones fisicoquímicas óptimas.
En todos los casos, surge el problema de evaluar el número de células muertas entre las células vivas (hay sistemáticamente células muertas entre las células vivas).
El estudio del crecimiento bacteriano se realiza generalmente en un medio de crecimiento óptimo no renovado, (es decir, no se cambia, ni se añade ni se retira el medio)., De la bacteria estudiada y en condiciones fisicoquímicas óptimas.
Estas son las condiciones necesarias para la división celular : dependiendo del tipo de bacteria , un medio mínimo puede ser suficiente o no. En este último caso, será necesario utilizar un medio de cultivo enriquecido (con productos biológicos por ejemplo) para crear las condiciones nutricionales necesarias para el crecimiento. Además, existen condiciones fisicoquímicas que deben ser suficientes (temperatura viable, pH viable, composición y proporciones de los gases ambientales, etc.).
El estudio del crecimiento bacteriano se realiza con mayor frecuencia en todas las condiciones óptimas para las bacterias estudiadas.
La forma más sencilla de estudiar el crecimiento bacteriano es medir la cantidad de bacterias a intervalos de tiempo regulares en un cultivo .
Detección y enumeración microscópicas directasLa ventaja es que el material necesario no es muy importante y que se pueden realizar tinciones diferenciales, observaciones morfológicas y visualizar los agrupamientos. Este tipo de enumeración permite, gracias a una tinción (azul de metileno o colorante de Newton), diferenciar si se desea las bacterias muertas de bacterias vivas. La desventaja es que el método es lento, insensible, impreciso (impreciso) y agotador para el observador.
Conteo electronicoLas observaciones serán:
Es un método riguroso pero tiene el inconveniente de requerir suspensiones bacterianas muy densas y un medio de cultivo sin partículas. No diferencia la biomasa muerta de la biomasa viva.
Método rápido pero solo válido en condiciones muy estandarizadas.
Partimos de una mineralización, es decir que pasamos todo el nitrógeno presente en las moléculas orgánicas en la forma . Luego hacemos una destilación para arrastrar el de la solución y por tanto el volumen correspondiente a su arrastre. Método válido solo si el contenido de nitrógeno celular es constante y no depende del estado fisiológico (la fase de crecimiento) en el que se encuentra la bacteria. La dosificación debe realizarse en un estado fisiológico determinado (ejemplo: fase exponencial de crecimiento). Este método es sensible.
Ventajas: muy buena sensibilidad, muy baja detectabilidad (umbral de detección: g de ATP, es decir, el ATP contenido en 200 Escherichia coli en la fase de crecimiento exponencial en medio cerebro-corazón.) Desventaja: la cantidad de ATP varía enormemente dependiendo de la cepa y la estado fisiológico de la cepa estudiada. Técnica totalmente adaptada a medidas en la fase exponencial de crecimiento, a medidas en fermentadores, quimiostatos, donde el estado fisiológico de la cepa se mantiene constantemente.
Las características de las diferentes fases de crecimiento se pueden representar gráficamente mediante la curva lnN = f (t) .
Este es un período durante el cual las células sintetizan las enzimas que serán necesarias para que utilicen los sustratos ( nutrientes ) del medio ambiente. No hay división celular: N = N 0 y (μ) = 0
Comienzan las divisiones celulares: N aumenta, (μ) aumenta y G disminuye.
La tasa de reproducción celular ha alcanzado su máximo y permanece constante: N aumenta, (μ) expo es constante y máxima ( en las condiciones de funcionamiento ) y G es constante y mínima.
Corresponde al inicio del agotamiento de los nutrientes en el ambiente y la acumulación de desechos: N aumenta, (μ) disminuye y G aumenta. Es a partir de este momento que aparecen las primeras esporulaciones para las especies esporogénicas.
El crecimiento parece cero. Aparecen tantas células como no desaparecen por lisis celular. N es constante y máximo.
El número de células que mueren aumenta. Los nutrientes se agotan por completo y los desechos se acumulan. N disminuye, (μ) es negativo.
caso particular que ocurre en esta fase: la denominada fase " críptica ". Corresponde al reinicio del crecimiento debido a las pocas bacterias aún vivas que utilizan las bacterias lisadas como sustrato.
Ejemplo: E. coli, cultivada en un medio que contiene dos azúcares, como glucosa y lactosa (kligler), utiliza principalmente glucosa porque es metabolizada por enzimas constituyentes; cuando se agota la glucosa, las bacterias sintetizan enzimas inducibles para degradar la lactosa (Ejemplo: beta-galactosidasa y beta-galactósido permeasa) este fenómeno se llama DIAUXIE
La masa microbiana producida a partir de un nutriente se expresa cuantitativamente como rendimiento de crecimiento, anotó Y:
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El rendimiento es un índice de la eficiencia con la que los nutrientes se convierten en material celular.
El pH afecta en gran medida el crecimiento bacteriano. Cada especie prospera dentro de un rango de pH definido y tiene un pH óptimo para el crecimiento.
La mayoría de bacterias y protozoos son neutrófilos. Un gran cambio en el pH daña a las bacterias al destruir sus membranas plasmáticas, inhibiendo la actividad de las enzimas y destruyendo las proteínas transportadoras de la membrana.