Download Cinética del crecimiento

Microbiología clínica
2008 - 2009
Crecimiento y muerte de bacterias
Tema 3: Crecimeinto y muerte de
bacterias
Definición de crecimiento microbiano.
Parámetros que pueden ser usados para medir el crecimiento bacteriano.
Expresión matemática del crecimiento bacteriano.
Factores físicos y químicos que influyen en el crecimiento.
Efectos de los solutos sobre el crecimiento y el metabolismo.
Efecto de la temperatura.
Efecto de la concentración de oxígeno.
Efecto del pH.
Efecto de la actividad de agua.
Crecimiento de un cultivo estanco: fases de la curva de crecimiento.
Rendimiento del crecimiento.
Crecimiento de un cultivo continuo.
Crecimiento en medio sólido.
Lesiones en los microorganismos.
Antibióticos y resistencia.
Crecimiento microbiano
Ciclo celular
20-30 min E. coli a 37º
Crecimiento
Medida del crecimiento
Número de células
Masa celular
Componentes celulares
Pared celular
DNA
RNA
proteínas
Medida del crecimiento
Número de células
Medida del crecimiento
Biología de los microorganismos de Brock
Medida del crecimiento
Biología de los microorganismos de Brock
Medida del crecimiento
Masa celular
Cinética del crecimiento
Nº generaciones
(g)
Número de
células N
0
1
1
2
2
4
3
8
4
16
5
32
6
64
7
128
….
….
g
2g
N = N0 2g
Cinética del crecimiento
2g
140000
g
N
100000
0
1
80000
1
2
60000
2
4
40000
3
8
20000
4
16
5
32
6
64
7
128
8
256
9
512
10
1024
11
2048
3,00
12
4096
2,00
13
8192
1,00
14
16384
15
32768
16
65536
N = N0
120000
0
0
5
10
15
20
6,00
5,00
4,00
0,00
0
5
10
15
20
Cinética del crecimiento
140000
120000
N = N0 2g
100000
80000
60000
Log N = Log N0 + g Log 2
40000
20000
0
0
N puede ser
Biomasa
Densidad óptica
Número de células
Conc proteína
Conc. DNA
Conc. RNA
etc ..
5
10
15
20
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
0
5
10
15
20
Cinética del crecimiento
dN / dt = µ N
La velocidad (tasa) de
crecimiento es proporcional al
número de células
dN / N = µ dt
∫ dN / N = µ ∫ dt
Ln N – Ln N0 = µ t
El logaritmo del número de
células varía de forma lineal
con el tiempo.
La pendiente de la recta de
proporcionalidad es la tasa de
crecimiento µ
LnN = Ln N0 + µt
N = N0eµt
El aumento del número de
células es exponencial
Cinética del crecimiento
N = N0eµt
LnN = Ln N0 + µt
N = N0 2g
Log N = Log N0 + g Log 2
Cinética del crecimiento
N = N0eµt
N = N0 2g
2g = eµt
g Ln2 = µt
µ = g Ln2 / t
µ = Ln2 / τ
g=t/τ
Cinética del crecimiento
LnN = Ln N0 + µt
LnN
Pendiente = µ
Ln N0
Tiempo (t)
Cinética del crecimiento
Log N = Log N0 + g Log 2
Log N = Log N0 + (t/τ) Log 2
Log N = Log N0 + t (Log 2 / τ)
Cinética del crecimiento
Log N = Log N0 + t (Log 2 / τ)
LogN
Pendiente = Log2/τ
Log N0
Tiempo (t)
Cinética del crecimiento
Problema 1:
Calcular la tasa de crecimiento y el tiempo de generación de las bacterias
de un cultivo que pasa de tener una DO550 de 0.1 a 0.78 en 120 min.
LnN = Ln N0 + µt
Ln0.78 = Ln 0.1 + µ 120 min
µ = 1.03 h-1
τ = 0.67 h
τ = 40.38 min
Cinética del crecimiento
Equivalencias entre la tasa de crecimiento y el tiempo de generación
µ = Ln2 / τ
Cuando µ = 1 h-1 , entonces τ = 0.69 h = 41 min (aporx.)
Cuando τ = 0.5 h, entonces µ = 1.4 h-1
Cuando τ = 1 h, entonces µ = 0.69 h-1
Cinética del crecimiento
Tiempo de generación de algunas bacterias
en condiciones óptimas de cultivo.
Bacteria
Medio
Escherichia coli
Glucosa sales
Bacillus megaterium
Sacarosa sales
Streptococcus lactis
Leche
Streptococcus lactis
Caldo de lactosa
Staphylococcus aureus BHI
Lactobacillus acidophilus Leche
Rhizobium japonicum
Extr. Manitol levadura
M. tuberculosis
Sintético
Treponema pallidum
Testículo ratón
Tiempo gen (min)
17
25
26
48
27-30
66-87
344-461
792-932
1980
Efecto de la temperatura sobre la velocidad de
crecimiento de los micoorganismos
Biología de los Microorganismos de Brock
Clasificación de los microorganismos
según la temperatura
Biología de los Microorganismos de Brock
Efecto del ion Na+ sobre el
crecimiento microbiano
Biología de los Microorganismos de Brock
Efecto del pH sobre el crecimiento de
microorganismos
Biología de los Microorganismos de Brock
Efecto del oxígeno sobre el
crecimiento de microorganismos
Biología de los Microorganismos de Brock
Comparación del Transporte Activo
con la Difusión Simple
Transporte
activo
Concentración
Interna de
solutos
Difusión Simple
Concentración Externa de solutos
Biología de los Microorganismos de Brock
Cultivo continuo
Tasa de dilución
D=Φ/V
Φ=µ
Cultivo continuo
Concentración
de substrato
Biomasa
D
µmax
Cultivo continuo