Crecimiento Bacteriano

¿Cuál es la definición de crecimiento bacteriano?

La fisiónbinaria es el principal método de reproducción de las células bacterianas. La fisión binaria es un tipo sencillo de división celular en el que la célula duplica su material genético, se alarga y se divide en dos nuevas células hijas idénticas a la célula madre. Gracias a la fisión binaria, ¡el crecimiento bacteriano puede dar lugar a la producción de colonias que contienen millones de células bacterianas!

Fig. 1. Fisión binaria en bacterias. El proceso comienza con la duplicación del material genético (el haz rosa da paso a otro, verde, y el plásmido único da paso a otro). A continuación, la célula se alarga y se contrae hasta que se divide en dos.

Condiciones para el crecimiento bacteriano

El pH para el crecimiento bacteriano

El pH también desempeña un papel fundamental en el crecimiento bacteriano. Esto se debe a que el pH de un entorno concreto puede afectar a la actividad de las enzimas necesarias para el crecimiento y el metabolismo bacterianos. Por tanto, un intervalo de pH adecuado es crucial para el crecimiento y la supervivencia bacterianos.

La mayoría de las bacterias prosperan en un entorno de pH neutro, entre 6,5 y 7,5. Sin embargo, algunas bacterias se han adaptado para crecer en condiciones extremadamente ácidas o básicas.

• Los acidófilos son bacterias que prosperan en entornos ácidos con un pH tan bajo como 1,0.
• Las neutrófilas son bacterias que prosperan en entornos neutros con un pH entre 5 y 8.
• Las alcalifílicas son bacterias que pueden crecer en entornos básicos con un pH de hasta 11,0.

En general, la mayoría de las bacterias patógenas crecen entre pH 7,2 y 7,6. Sin embargo, algunas bacterias (por ejemplo, Lactobacilli) son capaces de crecer en pH inferiores a 4, mientras que otras, como V.cholerae , pueden crecer en pH básicos (8,2-8,9).

Fases del crecimiento bacteriano

El crecimiento bacteriano puede dividirse en cuatro fases:

1. Fase retardada

2. Fase logarítmica

3. Fase estacionaria

4. Fase de muerte

Es importante tener en cuenta que la duración de cada fase puede variar en función de la bacteria concreta y del entorno en el que se encuentre. Además, no todas las bacterias individuales pasarán por todas las fases.

Fase de latencia

El crecimiento bacteriano comienza en la fase de latencia . En esta fase, los microorganismos acaban de ser introducidos en el medio de cultivo e intentan aclimatarse a él. Por tanto, hay actividad metabólica, pero no división celular.

Fase logarítmica

A continuación, tenemos la fase logarítmica. En esta fase, las bacterias se dividen exponencialmente. Aquí, la bacteria tiene un tamaño pequeño y es bioquímicamente activa. El número de células bacterianas también empieza a aumentar debido a la división celular.

Fase estacionaria

La tercera fase se denomina fase estacionaria. En esta fase, el crecimiento bacteriano se detiene casi por completo debido al agotamiento de los nutrientes y a la elevación de los niveles de toxinas. Además, el número de células viables formadas y el número de células moribundas están equilibrados. Otra cosa importante que hay que saber es que, durante esta fase, la bacteria se vuelve gramvariable. Las bacterias también pueden producir exotoxinas, antibióticos y bacteriocinas en esta fase.

Fase de muerte

Por último, tenemos la fase de muerte, también conocida como fase de declive. En ella, la bacteria deja completamente de dividirse, y la muerte celular continúa debido al agotamiento de los nutrientes y a la acumulación de productos de toxinas, por lo que el número de la población bacteriana disminuye.

Curva de crecimiento bacteriano

Las bacterias necesitan tiempo para crecer y reproducirse. El tiempo que tarda una población bacteriana en duplicar su tamaño se conoce como tiempo de generación y varía según la especie y las condiciones de crecimiento. Algunas bacterias tienen tiempos de generación tan cortos como 20 minutos, mientras que otras pueden tardar varias horas o incluso días. La población de bacterias seguirá creciendo hasta que los nutrientes y otras condiciones se vuelvan limitantes.

En cualquier caso, el gráfico general del crecimiento bacteriano incluye las cuatro fases descritas anteriormente.

Fórmula del crecimiento bacteriano

Al tratar del crecimiento bacteriano, puede que necesitemos determinar el tiempo de generación. Calculando el tiempo de generación, podemos medir la tasa de crecimiento de una población microbiana.

La fórmula del tiempo de generación es la siguiente

$$ \text{tiempo de generación}(t_{g}) = \frac{\text{tiempo transcurrido}(t)}{\text{número de generaciones}(n)} $$

Pero, ¿cómo utilizamos el tiempo de generación para averiguar el número de células en un determinado periodo de tiempo? Podemos utilizar la fórmula siguiente

$$ n_{t} = n_{0} \veces 2^{n} $$

donde,

• \( n_{0} \) es el número inicial de células.

• \( n_{t} \) es el número final de células tras un determinado periodo de tiempo.

• \( n \) es el número de nuevas generaciones en un tiempo determinado. \( n = \frac{{cantidad de tiempo dada}}{{texto{tiempo de generación}} \)

¡Resolvamos un ejemplo!

Métodos de medición del crecimiento bacteriano

Podemos utilizar medidas directas e indirectas del crecimiento bacteriano y determinar el tamaño de la población bacteriana .

En primer lugar, hablemos del método de recuento microscópico directo para el recuento total de células. En este método, los científicos utilizan un portaobjetos especializado denominado cámara de recuento Petroff-Hausser (Figura 4). Esta cámara de recuento tiene una rejilla, lo que facilita el recuento de células cuando se observan al microscopio.

Este método es fácil y rápido de utilizar. Sin embargo, tiene algunas limitaciones. Por ejemplo, no podemos distinguir entre células vivas y muertas a menos que se utilicen técnicas especiales de tinción. Además, si las células son demasiado pequeñas, puede resultar difícil contarlas.

Actualmente, un método habitual para contar las células viables es el conocido comorecuento en placa o recuento viable. Se denomina células viables a las que están vivas y son capaces de crecer en medios de cultivo de laboratorio. Básicamente, los científicos esparcen los microbios en medios sólidos y luego cuentan las colonias. Hay dos formas de hacerlo (Figura 5):

1. Método de la placa esparcida: añadiendo 0,1 ml o menos de muestra a la superficie de una placa de agar, esparciéndola uniformemente e incubando después hasta que se vean colonias en la superficie. A continuación, se cuentan las placas que contienen entre 30 y 300 colonias y el número de células viables se expresa en unidades de UFC (unidades formadoras de colonias).

2. Método de la placa calefactora: se añade un volumen conocido de cultivo (0,1 - 1,0 ml) a una placa estéril. A continuación, se le añade medio de agar fundido estéril y se mezcla uniformemente. Tras la solidificación del agar y la incubación, se cuentan las colonias superficiales y las subsuperficiales.

Prevención de la proliferación bacteriana

Prevenir la proliferación bacteriana es importante para mantener un entorno seguro e higiénico, así como para evitar la propagación de enfermedades. Hay varios métodos que pueden utilizarse para prevenir la proliferación bacteriana:

1. Saneamiento: Limpiar y desinfectar regularmente las superficies y el equipo puede ayudar a eliminar las bacterias e impedir que crezcan. Esto es especialmente importante en lugares donde hay personas con sistemas inmunitarios débiles o poco desarrollados (por ejemplo, niños, ancianos y personas con enfermedades autoinmunes) o donde existe un alto riesgo de infección (hospitales, restaurantes, etc.).

2. Control de la temperatura: Las bacterias son sensibles a los cambios de temperatura. Muchas especies no pueden sobrevivir a altas temperaturas y no pueden reproducirse fácilmente a bajas temperaturas. Calentar los alimentos a la temperatura adecuada o refrigerarlos y congelarlos puede ayudar a evitar la proliferación bacteriana.

3. Control de la humedad: Las bacterias prosperan en ambientes húmedos, por lo que mantener bajos los niveles de humedad puede ayudar a prevenir la proliferación bacteriana.

4. Control delpH: Muchas bacterias tienen un estrecho margen de niveles de pH en el que pueden crecer. Controlando el pH de un producto, se puede evitar la proliferación de bacterias.

5. Conservación: El uso de conservantes como la sal, el azúcar, el vinagre y el alcohol puede ayudar a prevenir la proliferación bacteriana al hacer que el entorno sea inhóspito para ellas.

6. Higiene personal: Lavarse bien las manos, ducharse y otras prácticas de higiene personal pueden ayudar a evitar la propagación de bacterias. Esto es especialmente importante cuando alguien está enfermo (por ejemplo, cuando alguien tiene diarrea).

7. Uso de agentes antimicrobianos: Hay varios agentes antimicrobianos que pueden utilizarse para impedir el crecimiento bacteriano, como antibióticos, antisépticos y desinfectantes. Cada producto tiene un uso distinto y no todos actúan contra todas las bacterias. Por eso, especialmente en el caso de los antibióticos, no debemos utilizarlos cuando no nos lo recomiende un médico. Ellos pueden proporcionarnos el tipo correcto de antimicrobiano para cada situación.

8. Esterilización: Es el proceso de destruir o eliminar toda forma de vida y microorganismos. Se utiliza en la industria médica, de laboratorio y alimentaria. Hay distintos tipos de esterilización, como los métodos de esterilización dependientes de la temperatura o de los agentes.

Es importante tener en cuenta que las distintas bacterias tienen requisitos diferentes para crecer y no todos estos métodos serán eficaces para impedir el crecimiento de todos los tipos de bacterias.

Zona de peligro para el crecimiento bacteriano

Este intervalo de temperaturas es especialmente peligroso, ya que se encuentra dentro del intervalo de temperaturas que se utilizan habitualmente para almacenar y preparar alimentos. Las bacterias pueden duplicarse en número cada 20 min en la zona de peligro, lo que significa que incluso una pequeña cantidad de bacterias puede multiplicarse rápidamente y alcanzar niveles peligrosos para la salud humana.

Para evitar la proliferación bacteriana, es importante mantener los alimentos fuera de la zona de peligro, ya sea manteniéndolos a temperaturas superiores a 57°C o inferiores a 5°C, o calentándolos o enfriándolos rápidamente a través de la zona de peligro.