Crecimiento Bacteriano y Esporulación: Procesos y Fases Clave

Curva de Crecimiento Bacteriano

En un medio de cultivo se puede medir el crecimiento poblacional de las colonias de microorganismos. La expresión poblacional de las colonias puede graficarse en la Curva de Crecimiento Bacteriano.

• Concentración Celular: número de microorganismos viables (vivos) por unidad de volumen del cultivo. Se coloca en el eje de las ordenadas (eje vertical) de la curva. Se expresa en números logarítmicos porque se manejan números muy grandes (ej. 5x10⁹). En el eje de las abscisas (eje horizontal) se coloca el Tiempo, que pueden ser horas o días, y varía dependiendo de la célula.
• Densidad Celular: peso seco de microorganismos por unidad de volumen del cultivo.

Fases de la Curva de Crecimiento

La curva de crecimiento tiene 4 partes:

• Fase Lag o Período de Latencia: no hay aumento poblacional; es una fase de adaptación de los microorganismos al medio de cultivo, donde sintetizan los metabolitos que van a utilizar en las fases posteriores.
• Fase de Crecimiento Activo, Exponencial o Logarítmica Positiva: fase activa donde hay un crecimiento poblacional bien marcado. Se caracteriza porque hay un mayor número de nacimientos que de muertes. En esta fase se sintetizan los metabolitos primarios, es decir, los metabolitos esenciales (ej. ácido láctico para el estreptococo). El crecimiento activo termina cuando las condiciones del medio ya no son favorables para las bacterias, como por ejemplo el agotamiento de oxígeno o de los nutrientes del medio.
• Fase Estacionaria: al cesar el crecimiento activo, aumenta el número de muertes celulares hasta llegar a un equilibrio del 50-50%, donde los nacimientos y muertes son equitativos, creando una meseta en la curva.
• Fase de Declinación o de Muerte: aumenta el número de muertes hasta superar al de nacimientos. En esta fase puede que queden algunas células vivas, las cuales, si son transferidas a otro medio, pueden comenzar el crecimiento de nuevo.

Esporulación

Definición de Espora

Espora: cuerpo deshidratado, impermeable, oval y refringente, compuesto principalmente por Ácido Dipicolínico y Calcio, que se encuentran distribuidos por toda la espora (tanto en el centro como en las capas).

Partes de la Espora

• Núcleo o Centro: parte central de la espora que tiene componentes del material nuclear de la bacteria de la cual se formó (ADN, ARN, partes del cromosoma) y componentes del citoplasma de la bacteria (ribosomas, etc.), sin agua.
• Capas de la Espora:
  • Pared o Membrana: la más interna. Tiene componentes de la membrana citoplasmática y del peptidoglucano fuerte y rígido de la bacteria, fusionados entre sí.
  • Corteza o Capa 1: capa más gruesa de la espora, pero no la más resistente. Está compuesta por peptidoglucano débil, ya que no tiene muchos puentes de pentaglicina.
  • Cubierta o Capa 2: capa más resistente gracias a su alto contenido de queratina (la queratina tiene un alto contenido de grupos disulfuro S = S). Es la que le otorga la impermeabilidad y la que se tiñe con coloraciones.
  • Exosporium: membrana lipoproteica que tienen la mayoría de las esporas, pero no todas. Puede tener algunos carbohidratos. Su función es recubrir.

El Proceso de Esporulación

La esporulación es la formación de la espora dentro de la bacteria (endospora).

Condiciones para la Esporulación

Deben darse 2 condiciones para que este proceso ocurra:

• Ambiental: la bacteria debe encontrarse en un medio exento de carbono o nitrógeno. Ambos elementos son esenciales para la bacteria, pero su ausencia estimula la esporulación.
• Genética: debe haber una modificación en la enzima ARN Polimerasa, debido a una mutación en el ADN bacteriano que conlleve a la formación de esta enzima con una modificación.

Durante el proceso de esporulación, en la bacteria se detiene la síntesis de ADN, ARN y proteínas, pero se acelera la síntesis de fosfolípidos.

Pasos de la Esporulación

1. Parte del material nuclear de la bacteria migra o se desplaza hacia uno de los extremos del citoplasma.
2. Los mesosomas laterales de la bacteria se invaginan, trayendo consigo parte de la pared celular, y al encontrarse forman la primera capa de la espora (Pared o Membrana), y el contenido del centro o núcleo se seca (quedando formada una Pre-espora).
3. Formación de las otras 3 capas.

Las esporas quedan dentro de la bacteria (endosporas) y la hacen resistente a altas temperaturas, a cambios físicos y a ciertas sustancias químicas. Cuando la bacteria muere, la espora se libera (exospora). Las exosporas tienen la capacidad de convertirse de nuevo en una bacteria mediante la absorción de agua; este proceso se conoce como Germinación de la Espora.

Germinación de la Espora

Ni la germinación ni la esporulación son mecanismos de reproducción bacteriana (en los hongos, sí lo son). En las bacterias, ambos son Mecanismos de Supervivencia Bacteriana.

Pasos de la Germinación

1. Activación: consiste en lesionar y abrir la Cubierta o Capa 2 (capa impermeable). En la mayoría de los casos, esto ocurre espontáneamente por el envejecimiento de la espora, ya que la queratina se debilita, pero también puede ser inducido por ciertos agentes.