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CRECIMIENTO MICROBIANO

 

 Seminario  

CRECIMIENTO MICROBIANO

  

Dr. Mic. Emiliano Salvucci

 

 09 de Abril de 2010

 

             1. CRECIMIENTO MICROBIANO. Definición.

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. El crecimiento de una población es el aumento del número de células como consecuencia de un crecimiento individual y posterior división

         

seminario 1

   1.1. CICLO CELULAR

Las células  aisladas cultivadas en un volumen finito de medio de cultivo apropiado van utilizando los nutrientes que tienen disponibles, sintetizando sus propios comp

onentes celulares y dividiéndose en cuanto duplican su masa y su material genético. El tiempo que tarda una célula en cumplir ese proceso se denomina tiempo de generación (τ) y puede variar desde  unos 20 minutos en condiciones óptimas hasta varios meses en condiciones ambientales. Cada vez que transcu

rre un tiempo de generación, el número de células se duplica, siguiendo, por tanto, un incremento exponencial.

2. CINÉTICA DE CRECIMIENTO DE UN CULTIVO DISCONTINUO. PARÁMETROS.

En este apartado vamos a revisar el estudio de la cinética del crecimiento de microorganismos que crecen aislados que no forman ningún tipo de estructura. Esta es la forma de crecimiento de las levaduras (hongo unicelular) y bacterias.

Es importante conocer la cinética de crecimiento de los cultivos microbianos para predecir cómo va a evolucionar un cultivo, cómo va a ir consumiéndose el substrato y cómo se van a ir acumulando los productos del cultivo. Conociendo estos factores es posible  iniciar el cultivo a mayores escalas.

2.1 TRATAMIENTO DEL CRECIMIENTO COMO PROGRESIÓN GEOMÉTRICA

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(τ). De esta forma, podemos calcular el número de bacterias (N) al cabo de un número de generaciones (n) usando la ecuación siguiente:

N = N0 2g (ecuación 1)

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

g = t / τ (ecuación 2)

donde t es el tiempo transcurrido.

Por consiguiente, combinando las ecuaciones 1 y 2:

 

N = N0 2t/τ (ecuación 3)

Las ecuaciones exponenciales son muy difíciles de manejar gráficamente, por ello es mejor transformarlas en otras más simples. Para transformar una ecuación exponencial en una recta, tomamos logaritmos en los dos términos y resulta:

lnN = lnN0 + (t/τ) ln2 (ecuación 4) ó

logN = log N0 + (t/τ) log2

seminario 2

 

El logaritmo del número de células crece linealmente con el tiempo a razón de una constante igual a ln2/τ. Si el tiempo de generación τ es muy grande, el crecimiento tendrá poca pendiente (será lento) y si τ es pequeño el crecimiento será rápido. En un crecimiento equilibrado, todos los parámetros de crecimiento (número de células, biomasa de cultivo, acumulación de metabolitos primarios, proteínas, ácidos nucleicos etc.) evolucionan en paralelo. Por tanto, en la ecuación anterior N puede representar cualquiera de estos factores.

2.2. TRATAMIENTO DEL CRECIMIENTO EN FUNCIÓN DE LA TASA DE CRECIMIENTO μ

Otra forma de representar la cinética es considerando el incremento en el número de  células (dN) en un intervalo corto de tiempo (dt). En este caso, la ecuación que describe la cinética es la siguiente:

 

dN/dt = μN (ecuación 5)

esto es: el incremento del número de células (dN) por unidad de tiempo (dt) es  proporcional al número de células presentes en el cultivo (N). A la constante de proporcionalidad (μ) se le denomina tasa de crecimiento.

Integrando la ecuación anterior durante el tiempo de cultivo, se transforma en la  siguiente función exponencial:

N = N0 eμt (ecuación 6)

la transformación de esta ecuación en una recta (tomando logaritmos) rinde lo siguiente:

 

lnN = lnN0 + μt (ecuación 7)

seminario 3

El incremento del logaritmo del número de células aumenta linealmente con el tiempo siendo la constante de proporcionalidad μ.

Comparando esta ecuación (7) con la similar presentada más arriba (4), podemos concluir que μ = ln2/τ y, por consiguiente, que τ = ln2/μ. Es decir, que hay una correlación inversa entre el valor de la tasa de crecimiento (μ) y el tiempo de generación  (τ).

Estas ecuaciones nos permiten relacionar los parámetros de crecimiento y predecir cuál será el número de células, masa celular, etc. después de un cierto tiempo de cultivo (t) si conocemos μ; o bien, poder calcular la tasa de crecimiento μ a partir de medidas experimentales del incremento en el número de células, biomasa, etc. como se observa en el siguiente ejemplo:

seminario 4

3. RENDIMIENTO (Ys) DE LOS CULTIVOS.

El gráfico siguiente representa la variación de la biomasa (o número de células, etc.) de un cultivo a lo largo del tiempo. En este cultivo, se va consumiendo un substrato cuya concentración decrece de forma proporcional al crecimiento de la biomasa.

semianrio 5

A la tasa específica de consumo de substrato (qs) la podemos considerar la “velocidad” con la que el organismo consume el substrato. Evidentemente, cuanto  mayor sea la tasa de consumo mayor será la tasa de crecimiento (μ).

qs = Ys/μ (ecuación 8)

Asimismo, cuanto mayor sea el rendimiento del substrato consumido, también mayor será la tasa de crecimiento. Sin embargo, hay una cierta compensación entre la tasa de consumo del substrato y el rendimiento de forma que los microorganismos que tienen altas tasas de consumo de substrato tienen rendimiento más bajos (o cuando se dan las condiciones para una alta tasa, el rendimiento disminuye). A esta relación inversa se le conoce con el nombre de efecto Pasteur.

Por último, nos falta relacionar la velocidad de crecimiento (μ) con la concentración de  substrato (S). En condiciones de substrato abundante, la concentración de este no afecta al valor de μ; pero cuando el substrato se hace limitante, sí existe ese efecto. La expresión matemática que relaciona ambos parámetros se conoce con el nombre de ecuación de Monod y es la siguiente:

μ = μmax [S/(Ks+S)] (ecuación 9)

semianrio 6

En esta ecuación la tasa de crecimiento (μ) depende de la máxima que puede alcanzar el microorganismo (μmax), de la concentración de substrato (S) y de un valor constante, Ks, que representa la concentración de substrato a la que se alcanza una tasa de crecimiento igual a la mitad de la máxima. La ecuación de Monod tendrá mucha importancia al tratar de cultivos continuos. Para que se cumpla esta ecuación el rendimiento debe ser independiente de la concentración de substrato. En la práctica, los valores de Ks suelen ser muy bajos, lo que indica que los microorganismos crecen con tasas (μ) muy próximas a las máximas (μmax) a concentraciones de substrato bajas y sólo cuando estas son extremadamente bajas, la velocidad de crecimiento se reduce. Esto es debido a que los sistemas de transporte de nutrientes suelen tener valores de Km considerablemente reducidos (La Km indica la concentración de substrato a la que la velocidad de transporte es la mitad de la máxima).

4. CRECIMIENTO MICROBIANO EN MEDIO LÍQUIDO

 

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

En un cultivo discontinuo de bacterias en medio líquido, se pueden diferenciar cuatro fases en la evolución de los parámetros que miden el crecimiento microbiano (Fig. 2):

1.- Fase lag o de adaptación durante la que los microorganismos adaptan su metabolismo a las nuevas condiciones ambientales (abundancia de nutrientes y condiciones de cultivo). En esta fase no hay incremento en el número de células, pero hay gran actividad metabólica, aumento en el tamaño individual de las células, en el contenido proteico, ADN y peso seco de las células.

2.- 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 a velocidad máxima los nutrientes del medio. La evolución del número de células durante esta fase se explica con los modelos matemáticos descritos anteriormente.

Si un cultivo que está creciendo en fase exponencial es inoculado al mismo medio de cultivo bajo las mismas condiciones de crecimiento, no se observa fase de latencia y el crecimiento exponencial sigue a la misma velocidad.

3.- 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 exponencial y durante ella se produce una acumulación y liberación de metabolitos secundarios que pueden tener importancia industrial.

seminario 7

Fig. 2. Fases del crecimiento microbiano

Los microorganismos entran en fase estacionaria porque se agota algún nutriente esencial del medio o porque los productos de desecho que han liberado durante la fase exponencial hacen que el medio sea inhóspito para el crecimiento microbiano. La fase estacionaria tiene gran importancia porque probablemente represente con mayor fidelidad el estado metabólico real de los microorganismos en los ambientes naturales.

4.- Fase de muerte: Si la incubación continúa después de que una población microbiana alcanza la fase estacionaria, las células pueden seguir vivas y continuar metabolizando, pero va a comenzar una disminución progresiva en el número de células viables y cuando esto ocurre se dice que la población ha entrado en fase de muerte.

 

 

5. CRECIMIENTO MICROBIANO EN MEDIO SÓLIDO

Las fases, parámetros y cinética de crecimiento discutidas para el caso de los cultivos líquidos se presentan también en cultivos sólidos. La cinética de crecimiento, en este caso, se puede estudiar siguiendo la evolución del número de células viables por unidad de superficie o por unidad de masa.

Cuando una célula aislada e inmóvil comienza a crecer sobre un substrato sólido, el resultado del crecimiento al cabo del tiempo es una colonia. Por consiguiente, se denomina unidad formadora de colonia (UFC) a una célula bacteriana viva y aislada que si se encuentra en condiciones de substrato y ambientales adecuadas da lugar a la producción de una colonia en un breve lapso de tiempo. Si el número inicial de bacterias por unidad de superficie es muy alto, la confluencia de las colonias da lugar a lo que se llama un césped cuando se realizan los cultivos en placas de laboratorio.

En el caso de microorganismos móviles (deslizantes) o en el de los hongos  filamentosos que tienen un crecimiento trófico no se producen colonias aisladas sino formaciones más difusas o miceliares.

6. CONCEPTO DE MUERTE DE UN MICROORGANISMO

Desde el punto de vista microbiológico, un microorganismo muere cuando pierde de  orma irreversible la capacidad de dividirse. Como consecuencia de esta pérdida, no se

produce aumento en el número de microorganismos y, por tanto, 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.

            7. MEDIDA DEL CRECIMIENTO Y ENUMERACIÓN DE MICROORGANISMOS

 

Existen diferentes sistemas para detectar y medir el crecimiento de microorganismos.

Los métodos mas utilizados son el recuento de viables en placa y el método turbidimétrico:

1.- Recuento de viables: Consiste en la dilución de una muestra (con solución salina estéril, buffer fosfato, agua peptona) hasta que las bacterias se diluyan lo suficiente como para contar con precisión. Se siembra 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 célula aislada. Las placas de final de la serie debe tienen entre 25 y 250 colonias (o entre 30 y 300 colonias). Menos de 25 las colonias no son aceptables por razones estadísticas, y más de 250 colonias en una placa es probable que produzcan colonias muy cerca unos de otros para ser distinguidos como distintas unidades formadoras de colonias (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.

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Las relaciones de dilución, pueden presentarse ya sea con dos puntos (:) o barras (/). Una barra indica la proporción de una parte a un conjunto, por ejemplo, 1 / 2 significa 1 de 2 partes, con de un total de 2 partes. Dos puntos indica la proporción de 1 parte a 2 partes, con un total de 3 partes. Así, 1 / 2 es igual a 1:1, pero 1:2 es igual a 1 / 3.

2.- Método turbidimétrico: 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. Esta metodología se basa en la ley de Lambert-Beer.

Ley de Lambert-Beer:

Hay una relación exponencial entre la transmisión de luz a través de una sustancia y la concentración de la sustancia, así como también entre la transmisión y la longitud del cuerpo que la luz atraviesa. Si conocemos Io y I1, la concentración de la sustancia puede ser deducida a partir de la cantidad de luz transmitida.

La intensidad de la energía radiante transmitida I1 es menor a la intensidad inicial Io debido precisamente a que la solución fue capaz de absorber cierta cantidad de energía radiante.

La linealidad de la ley de Beer-Lambert se ve limitada por factores  químicos e instrumental:

* Desviaciones en los coeficientes de absorción a altas concentraciones (> 0,01 M), debido a las interacciones electrostáticas entre las moléculas en las proximidades.
* Dispersión de la luz por partículas en la muestra.

* Fluoresecencia o fosforescencia de la muestra.

* Los cambios en el índice de refracción a alta concentración del analito.

El lector de Microplaca nos permite realizar el seguimiento del crecimiento microbiano midiendo la turbidez del cultivo en los pocillos de una microplaca (200 ml de cultivo). La lectura de la densidad óptica del cultivo se realiza automáticamente en los tiempos indicados por el operador, durante todo el tiempo de incubación sin necesidad de tomar muestras a los tiempos correspondientes.

Obtenemos curvas de crecimiento como se observa en la figura siguiente:

Crecimiento de Listeria innocua 7 en caldo cerebro corazón, a 37 ºC en diferentes condiciones. Cada curva corresponde a un pocillo de la microplaca. El software entrega el valor de la velocidad máxima (m) como Vmax para cada pocillo (círculo).

Otros métodos de recuento:

3.- 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.

4.- 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.

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El lector de microplaca Versamax® (Molecular Devices) con las siguientes características:
Longitud de onda: de 340 a 850 nm,
Temperatura controlada ( T ambiente + 4 a45ºC)
Linearidad fotométrica (405 nm): 0 a 3.0 DO

SEMINARO 9

CounterCoulter: Permite rápidamente determinar el número de partículas presentes en una suspensión y la distribución de sus tamaños. No distingue entre células vivas y muertas ni entre células y agregados de material insoluble presente en la suspensión del cultivo.

http://www.beckmancoulter.com/coultercounter

5.- Medida de parámetros bioquímicos tales como la cantidad de ADN, ARN, proteínas, peptidoglicano, etc. por unidad de volumen de cultivo.

6.- 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).

7.- Métodos físicos: Impedancia (bactometer ®, bioMerieux),microcalorimetría, citometría de flujo.

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Bactometer®, bioMerieux


8.- Films secos (Petrifilm): Son películas deshidratadas de medios de cultivos  generales o selectivos en las que se deposita  1 ml de la muestra que rehidrata el medio. Tras la incubación se hace el recuento.

9.- Método del número más probable: Basado en series de diluciones y cálculo estadístico del número de bacterias presentes en las diluciones más altas. Se puede hacer con 3 ó 5 tubos. El método es popular aunque poco exacto.

 

 

            8. FACTORES FÍSICOS Y QUÍMICOS QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO.

 

1.- Temperatura: Cada microorganismo tiene una temperatura de crecimiento adecuada.

Si estudiamos la variación de la velocidad de crecimiento en función de la temperatura de cultivo, podemos observar una temperatura mínima por debajo de la que 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.

El incremento 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 muy bajas se debe a la reducción de la velocidad de crecimiento por la reducción de la velocidad de reacción 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 a altas temperaturas se debe a la desnaturalización de las 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 se enlentece y las células paran de crecer; aunque no tienen porqué 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.

Tipo de microorganismo     Temp. mínima              Temp. óptima         Temp. máxima

Psicrófilo                                            -5  +5                          12 – 15                        15 – 20

Psicrótrofo                              -5  +5                         25 – 30                        30 – 35

Mesófilo                                 5 – 15                           30 – 45                        35 – 47

Termófilo                                40 – 45                        55 – 75                        60 – 90

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). Los microorganismos capaces de producir infecciones son los mesófilos y algunos psicrótrofos ya que sus temperaturas óptimas de crecimiento coinciden con las corporales. Sin embargo, tanto mesófilos como psicrófilos, psicrótrofos y termófilos pueden producir toxinas causantes de intoxicaciones alimentarias.

2.- Actividad de agua: 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 es mucho menor que en el primero. Conforme aumenta la cantidad de solutos en el medio, disminuye su actividad de agua. Cuando un microorganismo se encuentra en un substrato con una actividad de agua demasiado baja, 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 considerada prácticamente ilimitada. La gran mayoría de los microorganismos requiere unos valores de actividad de agua muy altos para poder crecer. De hecho, 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 una actividad de agua mucho menor (mucho 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.

3.- pH: Es un parámetro crítico en el crecimiento de microorganismos ya que cada tipo de microorganismo sólo puede crecer en un rango estrecho de pH fuera del cual mueren rápidamente. 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 microorganismos está en el rango de 6.0 a 7.0. 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. El descenso 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 al descenso del pH que producen. 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).

4.- Potencial redox: Nos indica la capacidad del substrato para aceptar o donar electrones, es decir 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 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 viven en ambientes carentes de oxígeno (anaerobios) que, sin embargo, llevan a cabo un metabolismo oxidativo porque usan otro aceptor final de electrones que actúa como oxidante ambiental. Por ejemplo, las bacterias que “respiran” nitratos (NO3 -), sulfatos (SO4 2-) u otros compuestos orgánicos oxidados (respiración anaerobia).

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 (las bacterias lácticas que son anaerobias aerotolerantes, por ejemplo). Por otra parte, hay microorganismos que pueden desarrollar ambos tipos de  metabolismo: 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. La presencia de superóxido dismutasa (SOD) y catalasa protege a las células de estos compuestos. 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.

Bibliografía:

Acevedo, F; Gentina, JC; Illanes, A. (2002). Fundamentos de Ingenieria Bioquímica, Ediciones Universitarias deValparaíso. PUCV.

Brock, D; Madigan, M; Martinko, J; Parker, J. (2004) Biología de los Microorganismos, M. Prencite Hall.

http://www.biomerieux.es

http://www.cecilinstruments.com/history.html

http://www.moleculardevices.com/pages/instruments/versamax.html

http://www.unavarra.es/genmic

Imágenes: Google, Wikipedia

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