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9: Crecimiento Microbiano

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    Todos estamos familiarizados con la capa de baba en la superficie de un estanque o que hace que las rocas sean resbaladizas. Estos son ejemplos de biopelículas, microorganismos incrustados en capas delgadas de material de matriz (Figura\(\PageIndex{1}\)). Las biopelículas se consideraron durante mucho tiempo ensamblajes aleatorios de células y tuvieron poca atención por parte de los investigadores. Recientemente, los avances en la visualización y los métodos bioquímicos han revelado que las biopelículas son un ecosistema organizado dentro del cual muchas células, generalmente de diferentes especies de bacterias, hongos y algas, interactúan a través de la señalización celular y respuestas coordinadas. La biopelícula proporciona un ambiente protegido en condiciones duras y ayuda a la colonización por microorganismos. Las biopelículas también tienen importancia clínica. Se forman en dispositivos médicos, resisten la limpieza y esterilización de rutina y causan infecciones adquiridas por la salud. Dentro del cuerpo, se forman biopelículas en los dientes como placa, en los pulmones de pacientes con fibrosis quística y en el tejido cardíaco de pacientes con endocarditis. La capa de limo ayuda a proteger las células de las defensas inmunitarias del huésped y los tratamientos con antibióticos.

    Estudiar biopelículas requiere nuevos enfoques. Debido a las propiedades de adhesión de las células, muchos de los métodos para cultivar y contar células que se exploran en este capítulo no se aplican fácilmente a las biopelículas. Este es el comienzo de una nueva era de desafíos y una visión gratificante de las formas en que los microorganismos crecen y prosperan en la naturaleza.

    Micrografía que muestra células esféricas unidas a una matriz sobre una superficie. Una foto de agua verde en un cubo.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Los dispositivos médicos que se insertan en el cuerpo de un paciente a menudo se contaminan con una fina biopelícula de microorganismos enmallados en el material pegajoso que segregan. La micrografía electrónica (izquierda) muestra las paredes internas de un catéter interno. Las flechas apuntan a las células redondas de la bacteria Staphylococcus aureus unidas a las capas de sustrato extracelular. El bote de basura (derecha) sirvió como recolector de lluvia. La flecha apunta a una biopelícula verde a los lados del contenedor. (crédito dejado: modificación del trabajo por parte de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades; derecho de crédito: modificación de obra por parte de la NASA)

    • 9.1: Cómo crecen los microbios
      El ciclo celular bacteriano implica la formación de nuevas células a través de la replicación del ADN y la partición de los componentes celulares en dos células hijas. En los procariotas, la reproducción es siempre asexual, aunque se lleva a cabo una extensa recombinación genética en forma de transferencia genética horizontal, como se explorará en un capítulo diferente. La mayoría de las bacterias tienen un solo cromosoma circular; sin embargo, existen algunas excepciones.
    • 9.2: Requisitos de oxígeno para el crecimiento microbiano
      Pregunta a la mayoría de la gente “¿Cuáles son los mayores requisitos para la vida?” y es probable que las respuestas incluyan agua y oxígeno. Pocos discutirían sobre la necesidad de agua, pero ¿qué pasa con el oxígeno? ¿Puede haber vida sin oxígeno? La respuesta es que el oxígeno molecular no siempre es necesario. Los primeros signos de vida datan de un período en el que las condiciones en la tierra fueron muy reductoras y el gas de oxígeno libre era esencialmente inexistente.
    • 9.3: Los efectos del pH sobre el crecimiento microbiano
      Las bacterias son generalmente neutrófilos. Crecen mejor a pH neutro cercano a 7.0. Los acidófilos crecen óptimamente a un pH cercano a 3.0. Los alcalófilos son organismos que crecen óptimamente entre un pH de 8 y 10.5. Los acidófilos y alcalófilos extremos crecen lentamente o no se acercan al pH neutro. Los microorganismos crecen mejor a su pH óptimo de crecimiento. El crecimiento ocurre lentamente o no en absoluto por debajo del pH mínimo de crecimiento y por encima del pH máximo de crecimiento.
    • 9.4: Temperatura y Crecimiento Microbiano
      Los microorganismos prosperan a una amplia gama de temperaturas; han colonizado diferentes ambientes naturales y se han adaptado a temperaturas extremas. Tanto las temperaturas extremas de frío como de calor requieren ajustes evolutivos a macromoléculas y procesos biológicos. Los psicrófilos crecen mejor en el rango de temperatura de 0—15 °C, mientras que los psicrotrofos prosperan entre 4 °C y 25 °C. Los mesófilos crecen mejor a temperaturas moderadas en el rango de 20 °C a aproximadamente 45 °C. Los patógenos suelen ser mesófilos.
    • 9.5: Otras Condiciones Ambientales que Afectan el Crecimiento
      Los microorganismos interactúan con su ambiente a lo largo de más dimensiones que el pH, la temperatura y los niveles de oxígeno libre, aunque estos factores requieren adaptaciones significativas. También encontramos microorganismos adaptados a diferentes niveles de salinidad, presión barométrica, humedad y luz.
    • 9.6: Medios utilizados para el crecimiento bacteriano
      El estudio de los microorganismos se facilita enormemente si somos capaces de cultivarlos, es decir, para mantener vivas las poblaciones reproductoras en condiciones de laboratorio. Cultivar muchos microorganismos es un desafío debido a los requerimientos nutricionales y ambientales altamente específicos y la diversidad de estos requerimientos entre diferentes especies.
    • 9.E: Crecimiento Microbiano (Ejercicios)

    Miniatura: Las fuertes lluvias provocan escorrentía de fertilizantes hacia el lago Erie, desencadenando extensas floraciones de algas, que se pueden observar a lo largo de la costa. Observe el terreno agrícola marrón sin plantar y verde plantado en la orilla. (crédito: NASA)

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