El crecimiento de las células bacterianas - ¡Explicado! (Con la figura)
Crecimiento y reproducción celular:
Una célula bacteriana individual crece de tamaño, cuando las condiciones ambientales son favorables para su crecimiento. Cada celda crece hasta aproximadamente el doble de su tamaño (Figura 2.15).
En el caso de las bacterias esféricas, el diámetro de la célula se duplica, mientras que en otras, la célula se alarga hasta duplicar su longitud original.
Tal crecimiento se llama 'crecimiento celular'. Después de que una célula bacteriana alcanza casi el doble de su tamaño, se divide en dos células mediante un proceso llamado "fisión binaria". Así, la reproducción de las bacterias se produce a través de la fisión binaria. El término binario implica que cada célula madre de la bacteria se divide (fisión: división) en dos (bi: dos) células hijas de la bacteria.
Durante la división, la membrana celular y la pared celular en el centro de la célula madre crecen hacia adentro desde los lados opuestos hasta que se encuentran entre sí y desde una pared divisoria llamada "tabique".
El tabique divide la célula en dos mitades iguales, que más tarde se separan para formar dos nuevas células madre hijas, su molécula de ADN se replica en dos moléculas de ADN similares, de modo que cada célula hija recibe una molécula de ADN. Otras sustancias celulares también se dividen en partes iguales entre las dos células hijas.
Crecimiento de bacterias:
En el caso de plantas y animales superiores, el crecimiento implica un aumento en el tamaño de un individuo. Aunque cada célula bacteriana también crece a medida que aumenta su tamaño, tal crecimiento celular es difícil de percibir y tiene poca importancia; más bien, es el número de células producidas al final de un cierto intervalo de tiempo, que puede percibirse y tiene una importancia definida.
Es por eso que; El 'crecimiento de bacterias' se define como un aumento en el número de células bacterianas. La 'tasa de crecimiento' de las bacterias se define como el aumento en el número de células bacterianas por unidad de tiempo. El tiempo requerido para que una determinada población de bacterias se duplique se denomina "tiempo de generación" o "tiempo de duplicación". Varía entre las bacterias desde unos pocos minutos hasta unas pocas horas.
Crecimiento exponencial o logarítmico:
A medida que el crecimiento de bacterias se produce a través de la fisión binaria, una sola bacteria (1) crece como 1, 2, 4, 8, 16 y así sucesivamente, que también se puede expresar como 1 x 2 0, 1 x 2 1, 1 x 2 2, 1 x 2 3, 1 x 2 4, ……………… .. 1 x 2 n respectivamente. Este tipo de crecimiento, en el que el número de células se duplica durante cada unidad de tiempo (tiempo de generación), se denomina "crecimiento exponencial" o "crecimiento logarítmico". El crecimiento logarítmico es mucho más rápido que el crecimiento aritmético (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7….) O el crecimiento geométrico (1, 2, 4, 8, 16, 32 ……).
Aunque, aparentemente sigue un crecimiento geométrico, después de pocas generaciones crece como 1, 10, 100, 1000, 10000 ………. (10 0, 10 1, 10 2, 10 3, 10 4 …… ..) ¿De quién son los valores logarítmicos 0, 1, 2, 3, 4 …… ..respectivamente?
Si el número inicial de bacterias es N 0 en lugar de 1, luego de 'n' número de generaciones, el número final de bacterias (N) será N 0 x 2 n .
Por lo tanto, el número final de bacterias se puede obtener mediante la siguiente ecuación:
N = N 0 x 2 n
Dónde,
N: Número final de bacterias,
N 0 : Número inicial de bacterias y
N: Número de generaciones.
La ecuación para averiguar el número de generaciones (n) se deriva de la ecuación anterior de la siguiente manera:
N = N 0 x 2 n
=> Log N = log (N 0 x 2 n ) (tomando el registro de ambos lados)
=> Log N = log N 0 + log 2 n (... log axb = log a + log b)
=> Log N = log N 0 + n log 2 (… log a x = x log a)
=> log N-log N 0 = n log 2
=> N log 2 = log N-log N 0
=> n = log N-log N 0 / log 2
n = 3.3 (log N - log N 0 )
Curva de crecimiento:
El crecimiento de las bacterias se produce en cuatro fases, como se indica a continuación. Una gráfica del registro del número de bacterias en función del tiempo da una curva típica llamada 'curva de crecimiento' (Figura 2.16).
1. Fase de retraso:
Cuando se inocula un inóculo de bacterias en un medio de cultivo fresco adecuado, el crecimiento logarítmico normal generalmente no comienza de inmediato; más bien comienza después de un cierto lapso de tiempo. Este lapso de tiempo entre la inoculación y el comienzo del crecimiento logarítmico normal de las bacterias se denomina "fase de retraso".
Durante este período, las bacterias se aclimatan al nuevo entorno del medio de cultivo fresco, que no es el mismo que el ambiente del que se ha tomado. En esta fase, la bacteria crece muy lentamente a través de la división por fisión binaria. Por lo tanto, en la curva de crecimiento, la fase de retraso se inclina hacia arriba solo ligeramente.
Por lo general, no se produce una fase de retraso, si los inóculos se toman de un cultivo de crecimiento exponencial y se inoculan en un medio de cultivo nuevo similar al que se tomó y se mantuvo bajo condiciones similares de crecimiento.
2. Fase de registro (fase exponencial):
Durante este período, la bacteria crece a la velocidad más rápida de manera logarítmica (exponencial). El máximo crecimiento se produce durante esta fase. El tiempo de generación y la tasa de crecimiento se mantienen casi constantes. Por lo tanto, en la curva de crecimiento, la fase de registro muestra un aumento pronunciado desde el final de la fase de retraso.
3. Fase estacionaria:
En la fase estacionaria, el número de células en el cultivo permanece casi constante. Un crecimiento exponencial indefinido es imposible y puede compararse con la historia de un pobre mendigo que engaña a un rey pidiendo una simple limosna; duplica los palos de fósforo todos los días durante un año a partir de uno. (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384, 32768, 65536, 131072, 262144, 5 24288, 1048576, 2097152, 4194304, 8388608, 16777216, 3354432, 6708864, 13417728, 26835456, 53670912, ………………… .. solo en un mes).
También se ha calculado que una bacteria que pesa solo de 10 a 12 gramos y que tiene un tiempo de generación de 20 minutos, si crece exponencialmente durante 48 horas, producirá una población que pesa aproximadamente 4000 veces el peso de la tierra.
El crecimiento exponencial no continúa indefinidamente y cesa después de un tiempo debido a dos razones: a) El medio de cultivo se vuelve tan excesivamente poblado que los nutrientes esenciales presentes en él se agotan y dejan de estar disponibles después de algún tiempo y b) Debido a la sobrepoblación, Los metabolitos de desechos tóxicos producidos por las bacterias se acumulan a niveles inhibitorios.
Esto lleva al comienzo de la muerte de las células bacterianas en el cultivo. Aunque las células se reproducen por fisión binaria y el crecimiento continúa sin disminuir, el número de células producidas es casi igual al número de células que mueren. Esto conduce a la fase estacionaria.
4. Fase de declinación (Fase de muerte):
En esta fase, el número de células bacterianas en el cultivo disminuye. A medida que más y más metabolitos tóxicos se acumulan en el medio, más y más células comienzan a morir. Esto lleva a que más células mueran que las producidas. Como resultado, el número de células disminuye. La fase de muerte también se produce de manera exponencial (logarítmica), pero a un ritmo mucho más lento que el de la fase de crecimiento exponencial.
