mantenimiento del crecimiento microbiano

El patrón de crecimiento que se muestra en la figura 7.5 tiene lugar en un entorno cerrado; no se agregan nutrientes y no se eliminan los desechos y las células muertas. En muchos casos, sin embargo, es ventajoso mantener las células en la fase logarítmica de crecimiento. Un ejemplo es en las industrias que cosechan productos microbianos. Se utiliza un quimiostato (figura 7.7) para mantener un cultivo continuo en el que se suministran nutrientes a una velocidad constante., Se mezcla una cantidad controlada de aire para procesos aeróbicos. La suspensión bacteriana se elimina al mismo ritmo que fluyen los nutrientes para mantener un entorno de crecimiento óptimo.

• Durante la fase hace de crecimiento se producen en el ritmo más rápido?
• Nombre dos factores que limitan el crecimiento microbiano.

Biofilms

en la naturaleza, los microorganismos crecen principalmente en biofilms, ecosistemas complejos y dinámicos que se forman en una variedad de superficies ambientales, desde conductos industriales y tuberías de tratamiento de agua hasta rocas en lechos de ríos. Sin embargo, las biopelículas no se limitan a sustratos de superficie sólida., Casi cualquier superficie en un ambiente líquido que contenga algunos nutrientes mínimos eventualmente desarrollará una biopelícula. Las esteras microbianas que flotan en el agua, por ejemplo, son biopelículas que contienen grandes poblaciones de microorganismos fotosintéticos. Las biopelículas que se encuentran en la boca humana pueden contener cientos de especies bacterianas. Independientemente del entorno en el que se produzcan, las biopelículas no son colecciones aleatorias de microorganismos; más bien, son comunidades altamente estructuradas que proporcionan una ventaja selectiva a sus microorganismos constituyentes.,

estructura del Biofilm

Las Observaciones mediante microscopía confocal han demostrado que las condiciones ambientales influyen en la estructura general de los biofilms. Las biopelículas filamentosas llamadas serpentinas se forman en el agua que fluye rápidamente, como las corrientes de agua dulce, los remolinos y las células de flujo de laboratorio especialmente diseñadas que replican las condiciones de crecimiento en fluidos que se mueven rápidamente. Las serpentinas están ancladas al sustrato por una «cabeza» y la «cola» flota aguas abajo en la corriente. En agua inmóvil o de movimiento lento, las biopelículas asumen principalmente una forma similar a una seta., La estructura de las biopelículas también puede cambiar con otras condiciones ambientales, como la disponibilidad de nutrientes.

observaciones detalladas de biopelículas bajo microscopios confocales láser y electrónicos de barrido revelan grupos de microorganismos incrustados en una matriz intercalada con canales de agua abiertos. La matriz extracelular consiste en sustancias poliméricas extracelulares (EPS) secretadas por los organismos en el biofilm. La matriz extracelular representa una gran fracción de la biopelícula, representando el 50% -90% de la masa seca total., Las propiedades del EPS varían según los organismos residentes y las condiciones ambientales, pero está compuesto principalmente de polisacáridos y contiene otras macromoléculas como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos. Desempeña un papel clave en el mantenimiento de la integridad y la función de la biopelícula. Los canales en el EPS permiten el movimiento de nutrientes, desechos y gases a través del biofilm. Esto mantiene las células hidratadas, evitando la desecación. El EPS también protege a los organismos en el biofilm de la depredación por otros microbios o células (por ejemplo, protozoos, glóbulos blancos en el cuerpo humano).,

formación de biopelículas

las células microbianas flotantes libres que viven en un entorno acuático se denominan células planctónicas. La formación de un biofilm implica esencialmente la Unión de células planctónicas a un sustrato, donde se vuelven sésiles (unidas a una superficie). Esto ocurre en etapas, como se muestra en la figura 7.8. La primera etapa consiste en la fijación de células planctónicas a una superficie recubierta con una película de acondicionamiento de material orgánico., En este punto, el apego al sustrato es reversible, pero a medida que las células expresan nuevos fenotipos que facilitan la formación de EPS, pasan de un estilo de vida planctónico a un estilo de vida sésil. El biofilm desarrolla estructuras características, incluyendo una extensa Matriz y canales de agua. Apéndices como las fimbrias, pili y flagelos interactúan con el EPS, y la microscopía y el análisis genético sugieren que tales estructuras son necesarias para el establecimiento de un biofilm maduro., En la última etapa del ciclo de vida del biofilm, las células en la periferia del biofilm vuelven a un estilo de vida planctónico, desprendiéndose del biofilm maduro para colonizar nuevos sitios. Esta etapa se conoce como dispersión.

dentro de un biofilm, diferentes especies de microorganismos establecen colaboraciones metabólicas en las que el producto de desecho de un organismo se convierte en el nutriente de otro. Por ejemplo, los microorganismos aeróbicos consumen oxígeno, creando regiones anaeróbicas que promueven el crecimiento de anaerobios. Esto ocurre en muchas infecciones polimicrobiales que involucran patógenos aeróbicos y anaeróbicos.