Los microorganismos son organismos microscópicos como las bacterias, los hongos o las algas. Hay microorganismos procariotas y eucariotas, y todos requieren condiciones específicas para cultivarse con éxito en los laboratorios.
Lee nuestro artículo Eucariotas y procariotas para saber más sobre estos dos tipos de organismos.
¿Qué importancia tiene cultivar microorganismos y para qué se utilizan?
Básicamente, cultivando y estudiando microorganismos podemos aprender más sobre ellos. En medicina,podemos identificar qué microorganismos están causando una infección en un paciente enfermo aislando y cultivando cualquier microorganismo presente en una muestra del paciente. Laspruebas de cultivo de bacterias suelen utilizarse con este fin para ayudar a encontrar bacterias nocivas en el organismo y diagnosticar infecciones bacterianas. De hecho, las bacterias son el microorganismo más común que se cultiva en un laboratorio.Pueden tomarse muestras de pacientes, por ejemplo de sangre, orina, heces, mucosidad, piel o incluso líquido cefalorraquídeo, para el cultivo e investigación de microorganismos. Esto permite a los médicos identificar el microorganismo (es decir, la bacteria) y decidir la mejor forma de tratar la infección. Al cultivar bacterias podemos comprobar su sensibilidad a los antibióticos y tratar las infecciones basándonos en esta información.
Podemos utilizar cultivos bacterianos para medir la eficacia de antibióticos, antisépticos o desinfectantes calculando el tamaño de la zona de inhibición alrededor de la sustancia que se está probando. La zona de inhibición es el área que no colonizan las bacterias debido a la presencia de antibióticos. Para calcular esta zona, puedes utilizar simplemente la ecuación πr2. (área del círculo donde r es su radio)
Lee nuestro artículo Usos de los antibióticos para saber más sobre estos fármacos y cómo pueden utilizarse para tratar las infecciones bacterianas.
Además del diagnóstico de infecciones, el cultivo de microorganismos también es importante, por ejemplo, para fines de investigación que impliquen la manipulación genética del microorganismo, para estudios epidemiológicos o para desarrollar vacunas y otros productos terapéuticos.
El cultivo de microorganismos es esencial para detectar posibles contaminantes alimentarios. Bacterias nocivas como la Salmonella y el Campylobacter pueden contaminar nuestros alimentos y ser responsables de intoxicaciones alimentarias. La microbiología alimentaria desempeña un papel importante en la salud pública.
Por último, el cultivo de microorganismos tiene varias aplicaciones importantes en biotecnología. La biotecnología microbiana desempeña un papel importante en las industrias sanitaria, agrícola, química, energética, medioambiental y de alimentos y bebidas.
Los cultivos de bacterias y levaduras (hongos) son muy importantes en la producción de muchos alimentos y bebidas.
El cultivo de levaduras es importante en la elaboración de productos como la cerveza, el pan y el vino, mientras que el cultivo de bacterias se utiliza en la elaboración de queso y yogur. Estas industrias utilizan estos microorganismos por su capacidad para realizar la fermentación. En este proceso, algunas levaduras y bacterias convierten los azúcares en subproductos relevantes (etanol, ácido láctico) que confieren la textura y el sabor característicos de estos productos y mejoran su conservación.
Figura 1 . Fermentación del vino.
En general, los microorganismos tienen varias características que explican por qué tienen tantos usos. Entre ellas
Gran adaptabilidad
Crecimiento rápido
Facilidad de cultivo
Cultivo de microorganismos
El cultivo consiste en multiplicar microorganismos de forma controlada y en condiciones de laboratorio. Para que el cultivo funcione, los científicos deben ser capaces de imitar las condiciones ambientales necesarias para que estos microorganismos no sólo sobrevivan, sino que crezcan en un entorno de laboratorio. Hay que proporcionar todo lo que el microorganismo necesita y controlarlo según normas optimizadas. Lascondiciones que deben controlarse para que los cultivos microbianos tengan éxito incluyen
Temperatura
pH
Esterilidad
Nutrientes
En microbiología, la esterilidad se refiere a la ausencia de microorganismos viables contaminantes.
El crecimiento de cada tipo de microorganismos puede optimizarse proporcionando el mejor rango posible en cada una de estas condiciones. Esto garantiza que nuestro cultivo microbiano pueda prosperar. Podemos proporcionar nutrientes al microorganismo utilizando un medio de cultivo. Este medio puede ser líquido o sólido (gel). Proporciona la superficie para que crezcan los microorganismos y contiene todos los nutrientes esenciales. Suelen incluir minerales, una fuente de nitrógeno (para la producción de proteínas) y carbohidratos (fuente de energía) y otras sustancias químicas que los microorganismos suelen encontrar en la naturaleza.
Los microorganismos también suelen necesitar calor y oxígeno para poder crecer, pero no todos tienen los mismos requisitos de temperatura, ¡y algunos incluso pueden crecer en ausencia de oxígeno! El pH también es importante, ya que afecta a la estructura de las macromoléculas, por lo que debe mantenerse en elrango preferido por los microorganismos .
Métodos y medios de cultivo en microbiología
Los dos métodos más habituales para hacer cultivos son utilizar caldos de nutrientes en matraces estériles o placas de gel de agar. El caldo de nutrientes y el gel de agar se diferencian en que para hacer el medio de gel simplemente añades agar al caldo de nutrientes, lo derrites y se solidifica en una placa de Petri.
Solución de caldo nutritivo: Solución que contiene hidratos de carbono para la energía, nitrógeno para la síntesis de proteínas, así como otros minerales para proporcionar las condiciones óptimas para el crecimiento de los microorganismos.
Placa de agar: Las bacterias se extienden en placas hechas vertiendo agar fundido caliente en placas de Petri estériles, que luego se endurece. Las bacterias forman colonias en la superficie del agar.
Figura 2. Científico sosteniendo una placa de Petri.
Pasos para colonizar bacterias
Cuando se cultivan bacterias en placas de agar, se siguen los siguientes pasos generales:
Se vierte la muestra sobre el medio de cultivo.
La muestra se extiende uniformemente sobre el medio de cultivo.
Se incuba la placa (se mantiene caliente) hasta que crezcan colonias de bacterias en la superficie del medio/agar.
En microbiología, es muy importante que los cultivos microbianos puros no se contaminen con otros microorganismos. Esto se debe a varias razones:
No quieres que las bacterias compitan con las bacterias contaminantes por los nutrientes.
Algunos microorganismos, como los patógenos, son muy nocivos y no querrás que se cultiven.
Es importante que los resultados sean lo más fiables y válidos posible al probar, por ejemplo, la eficacia de determinados antibióticos u otras sustancias químicas. Para conseguir cultivos no contaminados de microorganismos, los científicos utilizan técnicas asépticas.
Las técnicas asépticas sonprocedimientos de laboratorio que se llevan a cabo para evitar la contaminación de cultivos puros de microorganismos.
Técnicas asépticas
A continuación se describen varias técnicas asépticas estándar de laboratorio y cómo ayudan a mantener el equipo estéril y los cultivos microbianos puros.
| Técnica | ¿Por qué la utilizamos? |
| Se trabaja delante de un mechero bunsen con una llama amarilla. | Se crea una corriente de convección por encima del banco, lo que significa que el aire no se contamina. |
| Las placas de Petri y el gel de agar deben esterilizarse antes de su uso utilizando un autoclave o comprando placas de Petri de plástico preesterilizadas. | Se elimina cualquier microorganismo potencial que pudiera comprometer el experimento. |
| El asa de inoculación se calienta al rojo vivo en una llama de bunsen, antes y después de su uso. | Se eliminan los microorganismos del asa para evitar la contaminación. |
| La tapa de la placa de agar se pega con cinta adhesiva a intervalos. | Esto permite la entrada de oxígeno, por lo que las bacterias anaerobias nocivas (bacterias que no necesitan oxígeno para crecer) no pueden desarrollarse. |
| El cuello del frasco de microorganismos se coloca en la llama. | Esto mata a los microorganismos que pudieran estar en el cuello de la botella. |
| Guarda la placa de Petri boca abajo durante la incubación. | Así se evita que la condensación gotee sobre el agar. |
| Los cultivos no deben incubarse a más de 25ºC en las escuelas. | Los patógenos nocivos que crecen a temperaturas más altas no pueden desarrollarse. |
| Remueve la suspensión bacteriana en lugar de agitarla para asegurarte de que el cultivo está bien mezclado. | Para asegurarte de que las bacterias no están todas en el fondo del recipiente. |
Figura 2 - Técnicas asépticas
Las normas generales de laboratorio, como el uso de guantes y batas de laboratorio, la limpieza del espacio de trabajo de cualquier elemento no esencial y la limpieza frecuente de las superficies del laboratorio, no sólo ayudan a mantener a salvo a los científicos, sino que contribuyen a evitar la contaminación de sus cultivos. La contaminación de los cultivos microbianos puede proceder de las bacterias presentes en nuestra piel, el aire, la tierra o el agua presentes, ¡ya que los microorganismos, especialmente las bacterias, están en todas partes!
Losautoclaves son recipientes calentados, un tipo de horno especial, que se utilizan para esterilizar equipos mediante vapor a alta presión.
Los mecheros Bunsen son quemadores de gas que suelen utilizarse como fuentes de calor en las mesas de laboratorio.
Las asas de inoculación se utilizan para inocular o esparcir una muestra, como bacterias, en la placa de agar.
Las 5 I del cultivo de microorganismos
El cultivo de microorganismos (bacterias) sigue el principio de las 5 I:
- Inoculación: Introducción de la muestra en un medio de cultivo utilizando técnicas asépticas.
- Incubación: Cultivo de los microbios en condiciones favorables, como la temperatura adecuada.
- Aislamiento: Separar las distintas especies de microbios.
- Inspección: Observación de las características microbianas.
- Identificación: Utilización de los datos recogidos en la fase de inspección para identificar el microorganismo.
Características de los cultivos
Las células bacterianas individuales son demasiado pequeñas para verlas sin microscopio, pero en las condiciones ideales de una placa de agar, las células se dividen muchas veces para formar una colonia que se ve fácilmente. Esto se debe a que las bacterias se dividen rápidamente por fisión binaria.
La fisión binaria es una forma sencilla de división celular en la que las bacterias replican su ADN y se dividen. Es una forma de reproducción asexual que puede llevarse a cabo tan rápido como cada 20 minutos (sin embargo, este tiempo puede variar y se denomina tiempo medio de división). Empezando con 1 bacteria, a los 20 minutos hay 2, a los 40 minutos hay 4, a la hora hay 8, ¡y así sucesivamente!
Reproducción asexual: Tipo de reproducción que no implica la fusión de gametos ni el cambio en el número de cromosomas.
Hay una forma muy sencilla de calcular el número de bacterias de una población:
1. Calcula cuántas veces se dividirán las bacterias en un periodo de tiempo determinado:
Suponiendo que el tiempo de división sea de 20 minutos, divide este periodo por 20.
Por ejemplo, en 8 horas de crecimiento bacteriano, las bacterias se dividirán 3 veces cada hora (8 3 = 24 divisiones).
2. Calcula el número total de bacterias mediante la fórmula:
Número de bacterias al inicio 2(número de divisiones)
Siguiendo el ejemplo anterior, 1 224 = 16, 777, 216 bacterias están presentes al cabo de 8 horas.
Cultivo de microorganismos - Puntos clave
- Los microorganismos son organismos microscópicos como bacterias, hongos o algas. Requieren condiciones específicas para ser cultivados en laboratorios.
- Cultivando yestudiando los microorganismosen , podemos aprender más sobre ellos. Por ejemplo, su susceptibilidad a los antibióticos y cómo podemos tratar las enfermedades causadas por ellos.
- El cultivo consiste en multiplicar microorganismos de forma controlada y en condiciones de laboratorio.
- Losdos métodos más comunes de hacer cultivos son el uso de caldos nutritivos en matraces estériles o placas de gel de agar.
- Los microorganismos tienen muchos usos porque
Son muy adaptables
Crecen rápido
Son fáciles de cultivar
Referencias
- Figura 2: Placa de Petri (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Petri_dish_at_the_Pacific_Northwest_National_Laboratory_high_res.tif) del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, Departamento de Energía de EEUU. Dominio público.
- Figura 1: Fermentación del vino (https://www.flickr.com/photos/20721230@N00/4003299453) de Ian Brown (https://www.flickr.com/photos/igb/). Licencia CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en).
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