9.5: Otras Condiciones Ambientales que Afectan el Crecimiento
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Objetivos de aprendizaje
- Identificar y describir diferentes categorías de microbios con requerimientos específicos de crecimiento distintos de oxígeno, pH y temperatura, como presión barométrica alterada, presión osmótica, humedad y luz
- Dar al menos un ejemplo de microorganismo para cada categoría de requerimiento de 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.
Presión osmótica y barométrica
La mayoría de los ambientes naturales tienden a tener concentraciones de solutos menores que el citoplasma de la mayoría de los microorganismos. Las paredes rígidas de las celdas protegen las celdas de estallar en un ambiente diluido. No hay mucha protección disponible contra la alta presión osmótica. En este caso, el agua, siguiendo su gradiente de concentración, fluye fuera de la celda. Esto da como resultado plasmólisis (la contracción del protoplasma lejos de la pared celular intacta) y muerte celular. Este hecho explica por qué las salmueras y la estratificación de carne y pescado en sal son métodos tradicionales para conservar los alimentos. Los microorganismos llamados halófilos (“amantes de la sal”) en realidad requieren altas concentraciones de sal para su crecimiento. Estos organismos se encuentran en ambientes marinos donde las concentraciones de sal oscilan en 3.5%. Microorganismos halófilos extremos, como la alga roja Dunaliella salina y la especie arqueal Halobacterium en Figura\(\PageIndex{1}\), crecen en lagos hipersalinos como el Gran Lago Salado, que es 3.5—8 veces más salado que el océano, y el Mar Muerto, que es 10 veces más salado que el océano.
Dunaliella spp. contrarresta la tremenda presión osmótica del ambiente con una alta concentración citoplásmica de glicerol y bombeando activamente iones de sal. Halobacterium spp. acumula grandes concentraciones de K + y otros iones en su citoplasma. Sus proteínas están diseñadas para altas concentraciones de sal y pierden actividad a concentraciones salinas inferiores a 1—2 M. Aunque la mayoría de los organismos halotolerantes, por ejemplo Halomonas spp. en marismas, no necesitan altas concentraciones de sal para su crecimiento, sobrevivirán y se dividirán en presencia de sal alta . No es sorprendente que los estafilococos, micrococos y corinebacterias que colonizan nuestra piel toleren la sal en su ambiente. Los patógenos halotolerantes son una causa importante de enfermedades transmitidas por los alimentos porque sobreviven y se multiplican en alimentos salados. Por ejemplo, las bacterias halotolerantes S. aureus, Bacillus cereus y V. cholerae producen enterotoxinas peligrosas y son las principales causas de intoxicación alimentaria.
Los microorganismos dependen del agua disponible para crecer. La humedad disponible se mide como la actividad del agua (a w), que es la relación entre la presión de vapor del medio de interés y la presión de vapor del agua destilada pura; por lo tanto, la a w de agua es igual a 1.0. Las bacterias requieren un w alto (0.97—0.99), mientras que los hongos pueden tolerar ambientes más secos; por ejemplo, el rango de una w para el crecimiento de Aspergillus spp. es 0.8—0.75. Disminuir el contenido de agua de los alimentos por secado, como en la cecina, o por liofilización o al aumentar la presión osmótica, como en salmuera y mermeladas, son métodos comunes para prevenir el deterioro.
Los microorganismos que requieren alta presión atmosférica para su crecimiento se denominan barófilos. Las bacterias que viven en el fondo del océano deben ser capaces de soportar grandes presiones. Debido a que es difícil recuperar especímenes intactos y reproducir tales condiciones de crecimiento en el laboratorio, las características de estos microorganismos son en gran parte desconocidas.
Luz
Los fotoautótrofos, como las cianobacterias o las bacterias de azufre verde, y los fotoheterótrofos, como las bacterias moradas sin azufre, dependen de una intensidad de luz suficiente en las longitudes de onda absorbidas por sus pigmentos para crecer y multiplicarse. La energía de la luz es capturada por pigmentos y convertida en energía química que impulsa la fijación de carbono y otros procesos metabólicos. La porción del espectro electromagnético que es absorbida por estos organismos se define como radiación fotosintéticamente activa (PAR). Se encuentra dentro del espectro de luz visible que va de 400 a 700 nanómetros (nm) y se extiende en el infrarrojo cercano para algunas bacterias fotosintéticas. Varios pigmentos accesorios, como fucoxantina en algas pardas y ficobilinas en cianobacterias, amplían el rango útil de longitudes de onda para la fotosíntesis y compensan los bajos niveles de luz disponibles a mayores profundidades de agua. Otros microorganismos, como las arqueas de la clase Halobacteria, utilizan energía lumínica para impulsar sus bombas de protones y sodio. La luz es absorbida por un complejo de proteína pigmentaria llamado bacteriorodopsina, que es similar al pigmento ocular rodopsina. Las bacterias fotosintéticas están presentes no solo en ambientes acuáticos sino también en el suelo y en simbiosis con hongos en líquenes. La peculiar nieve de sandía es causada por una microalga Chlamydomonas nivalis, una alga verde rica en un pigmento carotenoide rojo secundario (astaxantina) que le da el tono rosado a la nieve donde crece la alga.
Ejercicio\(\PageIndex{1}\)
- ¿Qué pigmentos fotosintéticos se describieron en esta sección?
- ¿Cuál es el estrés fundamental de un ambiente hipersalino para una célula?
Conceptos clave y resumen
- Los halófilos requieren una alta concentración de sal en el medio, mientras que los organismos halotolerantes pueden crecer y multiplicarse en presencia de sal alta pero no la requieren para su crecimiento.
- Los patógenos halotolerantes son una fuente importante de enfermedades transmitidas por los alimentos porque contaminan los alimentos conservados en sal.
- Las bacterias fotosintéticas dependen de la luz visible para obtener energía.
- La mayoría de las bacterias, con pocas excepciones, requieren mucha humedad para crecer.