sábado, 13 de enero de 2007

FACTORES FISICOS Y QUÍMICOS QUE ALTERAN EL CRECIMIENTO MICROBIANO.

FACTORES FISICOS Y QUÍMICOS QUE ALTERAN EL CRECIMIENTO MICROBIANO.

Efecto de la temperatura sobre el crecimiento

La temperatura es uno de los factores más importantes que afectan al crecimiento y a la supervivencia de los microorganismos. A temperaturas muy frías o muy calientes los microorganismos no crecerán. Pero los valores absolutos de estas temperaturas mínimas o máximas varían mucho entre los microorganismos diferentes y por lo general reflejan el rango de temperatura media de su hábitat natural.

Temperaturas cardinales

La temperatura ejerce dos tipos de efectos opuestos sobre los organismos vivos. A medida que se eleva la temperatura, las reacciones químicas y enzimáticos de la célula son más rápidas y el crecimiento se acelera.

En consecuencia dentro de un cierto margen, un aumento de temperatura supone un incremento en el crecimiento y en el metabolismo hasta un punto que tienen lugar las reacciones de inactivasión. Por encima de tal punto, las reacciones celulares caen rápidamente a cero. Así para cada organismo existe una temperatura mínima por debajo de la cual no es posible el crecimiento, una tempera optima a la que se produce el crecimiento más rápido y una temperatura máxima por encima de la cual no es posible el crecimiento. La temperatura optima esta siempre mas cerca de la máxima que de la mínima. Estas tres temperaturas que se llaman temperaturas cardinales o fundamentales, generalmente son características de cada tipo de organismos, pero no son complementamente fijas, pues pueden ser ligeramente modificados por otros factores del ambiente, en particular por la composición del medio.

La temperatura máxima de crecimiento de un organismo determinado refleja probablemente la inactivación de una o más proteínas en la célula.

Las temperaturas cardinales o fundamentales de diferentes microorganismos difieren muchos entre sí; algunos muestran temperaturas optimas tan bajas como 4ºC y otros tan altas como más de 100ºC, no hay ningun microorganismos que tenga todo este intervalo de temperaturas que para el caso de unos organismos determinado suele ser de unos 30ºC aunque algunos presentas margenes de temperatura más amplios que otros.

Clases de microorganismos según la temperatura

Cuatro grupos de microorganismos con relación a su temperatura optima: psicrofilos con temperatura optimas bajas; mesofilos con temperaturas optimas moderadas; termofilos con altas temperaturas optimas; e hipertermofilos con temperas optimas muy elevadas. Los mesofilos se encuentran en animales de sangre caliente y en medios acuáticos y terrestres de latitudes templadas y tropicales. Los psicrofilos y los termofilos se encuentran en ambientes muy fríos o calientes respectivamente. Los hipertermofilos son típicos de ambientes concretos extremadamente calientes como fuentes termales, geisers y fuentes hidrotermales submarinas.

Crecimiento microbiano a bajas temperaturas

Los hábitat normales de muchos microorganismos puede ser extremadamente calientes o extremadamente fríos. Tales microorganismos se conocen como extremofilos y han evolucionado hasta crecer de modo optimo en esas condiciones.

Ambientes fríos

Estos ambientes fríos son raramente estériles y se encuentran microorganismos vivios creciendo a cualquier temperatura baja en la que aun exista agua liquida. Incluso en muchos materiales congelados existen normalmente pequeñas zonas microscopias con agua liquida donde los microorganismos pueden metabolizar y crecer.

Microorganismos psicrofilos y psicotolerantes

Un psicrofilo puede definirse como un organismo que tiene una temperatura optima de crecimiento de 15ºC o inferior, una temperatura máxima 20ºC y una temperatura mínima de 0ºC pero tiene temperaturas optimas de 20 – 40ºC se llaman psicrotolerantes.

Los psicrofilos se encuentran en ambientes permanentemente fríos como regiones polares y sus sedimentos marinos y mueren rápidamente si se exponen a temperatura ambiente normal.

Los microorganismos psicrotolerantes tienen una distribución mucho más amplia que los psicrofilos y se pueden aislar de suelos y aguas en climas templados así como de carnes, leche y productos derivados, sidra y vegetales y fruta almacena bajo refrigeración (4ºC). Los psicrotolerantes crecen mejor a temperaturas 20 – 40ºC.

Congelación

A pesar de la capacidad de algunos organismos para crecer a bajas temperaturas, existe un limite por debajo del cual es imposible la reproducción. El agua pura se congela a 0ºC y el agua de mar a –25ºC, pero la congelación no es un proceso homogéneo e incluso a temperaturas mas bajas existen depósitos microscópicos de agua no congelada. Aunque la congelación evite el crecimiento microbiano no causa necesariamente la muerte celular, el medio de suspensión de las células afecta su sensibilidad al frió.

Crecimiento microbiano a altas temperaturas

La vida microbiana crece bien en ambientes con elevada temperatura incluso en el agua hirviendo. Por encima de 65ºC solo viven las formas procariotas de vida pero en esas condiciones existe una enorme diversidad de microorganismos pertenecientes a Bacteris y Archea.

Ambientes con temperaturas altas

Los microorganismos cuya temperatura optima esta por encima de 45ºC se llaman termofilos y aquellos que esta por encima de 80ºC son los hipertermolfilos.

Muchas fuentes termales tienen temperaturas próximas a la ebullición y las fuentes hidrotermales submarinas pueden alcanzar los 150 – 500ºC. Las fuentes hidrotermales del fondo de los océanos tienen temperaturas de 350ºC o superiores. Aunque en algunas fuentes termales es variable en otras es muy constante con variaciones de 1 – 2ºC en varios años, además estas fuentes tienen composiciones químicas y valores de pH diversos y en general contienen niveles suficientes de nutrientes que permitan el crecimiento de poblaciones de quimioorganotrofos y quimiolitrofos.

Hipetermofilos en fuentes termales

Los estudios ecológicos de estos organismos que viven en fuentes termales en ebullición demuestran que las velocidades de crecimiento son notablemente rápidas y con tiempo de generación inferiores a 1 hora.. algunos de estos hipertermofilostos presentas temperaturas optimas superiores a 100ºC.

Termofilos

Muchos termofilos tempera optima de 45 – 80ºC se presentan en fuentes termales y otros ambientes cálidos.

En fuentes termales a medida que el agua hirviendo emerge se desborda de las orillas y se aleja de la fuente se enfría gradualmente de temperatura, a lo largo de este gradiente crecen varios microorganismos con diferentes especies que crecen en los diferentes rangos de temperatura. Estudiando la distribución de las especies en tales gradientes y examinando las fuentes termales y otros ambientes termales a diferentes temperaturas en distintas partes del mundo es posible determinar los limites superiores de temperatura para cada clase de organismo. A partir de esta información se ha llegado a la conclusión de que:

  1. en general los organismos procariontes son capaces de crecer a temperaturas mas elevadas que los eucariontes.
  2. los mas termofilos de todos los procariontes son algunas especies de Archea.
  3. los organismos no fototrópicos son capaces de crecer a temperaturas mas elevadas que las formas fototrópicas.

Crecimiento microbiano a pH alto y a pH bajo

La acidez o alcalinidad de una solucion se expresa por su pp. en una escala en que la neutralidad es pH. 7. los valores de pH por debajo de 7 son ácidos y os mayores de 7 son alcalinos.

pH. y crecimiento microbiano

Cada organismo tiene un rango de pH dentro del cual es posible el crecimiento y normalmente posee un pH optimo bien definido.. la mayoría crece en un margen de pH de 2- 3 unidades. La mayoria de los amientes naturales tien un valor de pH entre 5 y 9 y los microorganismos con pH obtimo de esten orden son los mas comunes.

Los organismos que crecen mejor a bajo pH constituyen un tipo de extremofilos llamdos acilofilos. El grupo de los hongos son mas acidofilos que las bacterias, muchos hongos crcen en forma obtima a pH 5 o inferior e incluso algunos crecen bien a pH 2.

Algunas bacterias son acidofilas. De hecho algunas bacterias son acidofilas estrictas incapaces de crecer a pH neutro. Entre las bacterias acidofilas estrictas se encuentran varias especies de Thiobacillus algunos generos de Archea como Sulfolobus, Thermoplasma y Ferroplasma.

El factor cítrico mas importante para el carácter acidofilo es la estabilidad de la membrana citoplasmática. Cuando el pH es neutro la membrana citoplasmática de las bacterias muy acidofilas se disuelve y las celulas se lisan lo que sugiere que para que la membrana citopliasmatica sea estable se requiern altas concentraciones de iones hidrógeno.

Unos cuantos extremofilos presentan un pH obtimo de crecimiento muy elevado a veces tan alto como pH 10 se denominan alcalofilos. Los microorganismos alcalofilos se encuentran por lo general en hábitat muy básicos como lagos sodicos y suelos muy carbonatados.

Algunos microorganismos alcaloficos extremos son tambien halofilos y la mayor parte de estos pertenen al dominio Archea.

Algunos alcaloficos tienen aplicación industrial porque producen enzimas hidroliticas como proteasas y lipasas que funcionan bien a pH alcalino y se usan como aditivos de los detergentes domesticos.

pH intracelular

El pH intracelular debe permanecer proximo a la neutralidad para evitar la destrucción de las macromoleculas cellulares que son sensibles al acido o al alcali. En los acidofilicos o alcolofilicos extremos el pH intracelular puede variar algunas unidades respecto a la neutralidad, pero en la mayoria de los microorganismos cuyo pH optimo para el crecimiento esta entre 6 y 8 (neutrofilios), el citoplasma o permanece neutro o muy próximo a la neutralidad.

En el acidofilo el pH intracelular es 4.6 y en los alcalofilos extremos se ha logrado medir un pH intracelular de hasta 9.5.

Tampones

Se añaden con frecuencia a los medios de cultivo microbianos sustancias amortiguadoras denominas tampones a fin de mantener el pH relativamente constante, para valores de pH próximos a la neutralidad (pH 6- 7.5).

Efectos osmóticos sobre el crecimiento microbiano

La disponibilidad del agua se expresa en teminos fisicos como la actividad del agua.

La actividad del agua abreviadamente aw es el cociente entre la presion del vapor de aire en equilibrio con una sustancia o solucion y la presion de vapor de agua pura a la misma temperatura. Los valores de aw varian entre 0y 1 . la actividad de agua de terrenos agrícolas oscila generalmente entre 0.90 y 1.

El agua difunde desde una region con alta concentración de agua hasta una region con menor concentración de agua por el proceso denomina osmosis. En la mayoria de los dos casos el citoplasma de una celula tiene euna concentración de soljutos mayor que el medio por lo que el agua tiende a entrar dentro de la celula diciéndose entonces que existe un balence de positivo. Cuando una celula esta en un medio de baja actividad de agua, existe una tendencia de agua a salir de la celula.

En la naturaleza los efectos osmoticos tiene interes principalmente en habitat con altas concentraciones de sales. El agua de mar contiene un 3% de NaCl ademas de pequeñas cantidades de otros minerales y elementos. Los microorganismos marinos generalmente tienen una dependencia especifica del ion sodio ademas de tener un crecimiento optimo al valor de actividad de agua propio del agua de mar, tales microorganismos se llaman halofilos. El crecimiento de los halofilos requiere almenos de algo de NaCl, pero el optimo varia con el organismo; asi se usan los terminos halofilos discretos y halofilos moderados para describir a los halofilos con requerimientos bajos (1.6%) y moderados (6- 15%) de NaCl respectivamente.

Los organismos halotolerantes pueden soportar alguna reducción en el valor aw del medio pero generalmente crecen mejor en ausencia de solutos añadidos.

Los organismos capaces de crecer en ambientes muy salinos se llaman halofilicos extremos y según las especies requieren 15 – 30% de NaCl para su crecimiento optimo.

Los organismos capaces de crecer en ambientes con alta concentración de azucares se denominas osmofilos y aquellos capaces de crecer en ambientes muy secos se llaman xerófilos.

Clase de microorganismos en relación al oxigeno

Los microorganismos son muy variados en cuanto a la necesidad y tolerancia del oxigeno, se puede dividir en varios grupos dependiendo del efecto del oxigeno.

Los aerobios son especies capaces de crecer a tensiones de oxigeno normales (el 21% del aire es O2) y muchos incluso pueden tolerar concentraciones mas elevadas de oxigeno.

Los microaerofilos por el contrario son aerobios que pueden usar el O2 solo cuando esta presente a niveles mas bajos que en el aire, normalmente a causa de su limitada capacidad para respirar o porque contiene alguna molécula sensible al oxigeno.

Muchos aerobios son facultativos lo que significa que en condiciones nutritivas y de cultivo aporopiadas pueden crecer tanto en condicines aeróbicas como anaeróbicas.

Algunos microorganismos no pueden respirar O2; tales organismos se llaman anaerobios.

Existen dos clases de anaerobios:

Las anaerobios aerotolerantes, que toleran el oxigeno y crecen en su presencia aunque no pueden usarlo.

Los anaerobios estrictos; que son inhibidos o incluso mueren en presencia del oxigeno. Puede deberse que son incapaces de eliminar algunos productos tóxicos que se originan en el metabolismo del oxigeno.

La anaerobiosis estricta ocurre en tres clases de microorganismos: una amplia variedad de procariotas, unos cuantos hongos y unos cuantos protozoos.

BIBLIOGRAFÍA

Brock, Biología de los microorganismos, Pearson Prentice Hall, México 2004, 151 – 165 pp.

16 comentarios:

Anónimo dijo...

MANDAME TODO EL ARCHIVO CON LAS IMAGENES

Anónimo dijo...

IVANATLANTIS@HOTMAIL.COM MADAME EL ARCHIVO CON IMAGENES PORFAVOR

Anónimo dijo...

hola! gracias por ahorrarme el trabajo de resumir mi brock, la verdad q tengo tambien q hacer la expocicion de mi monografia. a mi parecer muy bien echo. de nuevo gracias. Creo q ya es mucho pedir lo de las imágenes, asiu q las buscare yo. me llamo isabel y creo q viistaré mas seguido.

Anónimo dijo...

hola por favor me mandas las imagenes y gracias por ahorrarme el trabajo. lilirey25@hotmail.com

Anónimo dijo...

hola.. xvr blog.. porfa vor envieme el archivo completo..
luisfox-17@hotmail.com

Anónimo dijo...

esta exelente y si m ayudaria mucho para mi trabajo sera q m lo envia el documento completo j.l.jara@hotmail.com

Anónimo dijo...

me guataria el archivo completo mi correo es rajoabsa@gmail.com

Anónimo dijo...

uiii eso ayuda
pero es mucho...
ke mamera

Anónimo dijo...

Podrías enviarme el archivo? nere_gv@hotmail.com

Anónimo dijo...

hola me gustaria que me mandaras el archivo completo se podra???
mi correo es jsch_m_08@hotmail.com
gracias

moshi dijo...

hola! me gustaria recibir todo el archivo completo pues esta muy interesante! mi correo es : purple_caro9@hotmail.com

ANDREA dijo...

Hola! le agradeceria pudiera enviarme el archivo de forma completa a mi correo (andrea.flortiz@gmail.com) De paso te felicito por este trabajo...

Anónimo dijo...

SOS necesito todo el archivo de forma completa gracias mi correo es maidis002@gmail.com..muchas gracias me ahorras un montón de trabajos..

Anónimo dijo...

me puede mandar las imagenes es bien resumido grsis por la informacion pero si me puede mandar las imagenes
:) rodolfo_s_martinez@hotmail.com

Anónimo dijo...

hola, que buen trabajo, me lo podrías pasar a este correo por favor zeto_remix@hotmail.com te lo agradezco muchisimo. que estes bien!

Anónimo dijo...

Hola.. Muy bueno. Si puedes lo antes posoble envialo a mi correo por favor te lo agradeceria. Nelwinjose_93@hotmail.com si es hoy mismo seria exelente.