Entre las décadas de 1960 y 1980, la determinación de las tasas de crecimiento bacteriano fue una herramienta importante en diversas disciplinas, como genética microbiana, bioquímica, biología molecular y fisiología microbiana.
En el laboratorio, las bacterias generalmente se cultivan en un caldo nutritivo contenido en un tubo o en una placa de agar.
Estos cultivos se consideran sistemas cerrados porque los nutrientes no se renuevan y los productos de desecho no se eliminan.
En estas condiciones, la población celular aumenta en número de manera predecible y luego disminuye.
A medida que la población en un sistema cerrado crece, sigue un patrón de etapas llamado curva de crecimiento.
Las 4 etapas del crecimiento bacteriano
Los datos del período de crecimiento bacteriano típicamente producen una curva con una serie de fases bien definidas: fase de adaptación (lag), fase de crecimiento exponencial (log), fase estacionaria y fase de muerte.
1- Fase de adaptación
La fase de adaptación, también conocida como fase de retraso, es un período relativamente plano en el gráfico, en el que la población parece no crecer o está creciendo a un ritmo muy lento.
El crecimiento se retrasa principalmente porque las células bacterianas inoculadas requieren un periodo de tiempo para adaptarse al nuevo ambiente.
En este periodo las células se preparan para multiplicarse; esto significa que deben sintetizar las moléculas necesarias para llevar a cabo este proceso.
Durante este periodo de retraso se sintetizan enzimas, ribosomas y ácidos nucleicos necesarios para el crecimiento; también se genera energía en forma de ATP. La duración del período de retraso varía un poco de una población a otra.
2- Fase exponencial
Al inicio de la fase del crecimiento exponencial, todas las actividades de las células bacterianas se dirigen a aumentar la masa celular.
En este periodo las células producen compuestos tales como aminoácidos y nucleótidos, los respectivos bloques de construcción de las proteínas y los ácidos nucleicos.
Durante la fase exponencial o logarítmica, las células se dividen a una velocidad constante y sus números aumentan en el mismo porcentaje durante cada intervalo.
La duración de este periodo es variable, continuará mientras las células tengan nutrientes y el ambiente sea favorable.
Debido a que las bacterias son más susceptibles a los antibióticos y otras sustancias químicas durante este tiempo de multiplicación activa, la fase exponencial es muy importante desde el punto de vista médico.
3- Fase estacionaria
En la fase estacionaria la población entra en un modo de supervivencia en el que las células dejan de crecer o crecen lentamente.La curva se nivela porque la tasa de muerte celular equilibra la tasa de multiplicación celular.
La disminución en la tasa de crecimiento es causada por agotamiento de nutrientes y de oxígeno, excreción de ácidos orgánicos y otros contaminantes bioquímicos en el medio de crecimiento, y una mayor densidad de células (competencia).
El tiempo que permanecen las células en la fase estacionaria varía según la especie y las condiciones ambientales.
Algunas poblaciones de organismos permanecen en la fase estacionaria durante unas pocas horas, mientras que otras permanecen durante días.
4- Fase de muerte
A medida que los factores limitantes se intensifican, las células comienzan a morir a una velocidad constante, literalmente pereciendo en sus propios desechos. La curva ahora se inclina hacia abajo para entrar en la fase de muerte.
La velocidad con la que ocurre la muerte depende de la relativa resistencia de la especie y cuán tóxicas son las condiciones, pero generalmente es más lenta que la fase de crecimiento exponencial.
En el laboratorio la refrigeración se utiliza para retrasar la progresión de la fase de muerte, de modo que los cultivos sigan siendo viables el mayor tiempo posible.
Referencias
- Hall, B. G., Acar, H., Nandipati, A., & Barlow, M. (2013). Growth Rates Made Easy. Molecular Biology and Evolution, 31(1), 232–238.
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- Nester, E. W., Anderson, D. G., Roberts, E. C., Pearsall, N. N., & Nester, M. T. (2004). Microbiology: A Human Perspective (4th ed.).
- Talaro, K. P., & Talaro, A. (2002). Foundations in Microbiology (4th ed.).
- Zwietering, M., Jongenburger, I., Rombouts, F., & Van Riet, K. (1990). Modeling of the Bacterial Growth Curve. Applied and Enviromental Microbiology, 56(6), 1875–1881.
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