CONSERVACIÓN Y CONTROL DE CEPAS MICROBIANAS

Colección de Cultivo y servicio que ofrece

¿Qué son las Colecciones de Cultivo?

- Son organizaciones que principalmente se ocupan de guardar convenientemente cepas de microorganismos,células superiores odiversos materiales biológicos y los suministran, previa petición,a laboratorios microbiológicos o de biología celular.

- Son por lo tanto servicios de apoyo a los trabajos de microbiología

¿Cuándo aparecieron las primeras colecciones de cultivo?

-Kral (Praga, siglo XIX) fue la primera en tener catálogo-La más antigua Lobaina (Belgica) (Hongos)-La ATCC,en 1925.No vinculos directos con la Universidad,es de carácter comercial (Manassas,USA).-La CECT,nace en el CSIC(Villanueva)(1960).-PRCC ,Profesor J.L.Ramos (Pseudomonas putida)

A partir de 1972 las CC se agrupan en la organizacion internacionaldenominada World Federation for Culture Collection (WFCC).En Europa a su vez estan agrupadas en la “European Culture ColletionOrganization (ECCO) que se fundó en 1982.

Servicios que prestan las Colecciones de Cultivos

1.-Recolección,conservación y suministro de cepas microbianas.

-Recolección: Es el servicio mas típico de una CC.Lascolecciones reunen cepas que les llegan a traves de distintosconductos,las conservan convenientemente y las suministra previa petición.-Conservación:-Suministro: Se hace por correo de superficie,aéreo o mensa-jería,pero siempre empaquetado correctamente (tres envueltas)siempre hay que considerarlo como material “potencialmentepatógeno”

2.-Recopilación de datos de las cepas microbianas y difusió de los mismos

Fichas,ordenadores,redes electronicas,public.de catálogos

3.-Servicio de guardería de las cepas microbianasSe pueden guardar por encargo cepas microbianas,cobrandouna tasa anual y manteniendo el secreto de este depósito.

4.-Identificaciones microbianas.5.-Depósito de cepas microbianas.

-Depósito público: Cualquier microbiólogo puede depositar una cepa, que considere interesante,en la colección. Esta cepa se incorpora en el catálogo y puede suministrarsela a cualquier otromicrobiólogo que la solicite.

-Depósito no público:Algunas CC reciben el nombramiento de Autoridad Internacional de Depósito para fines de patentes,de estamanera se garantiza la descripción total y reproducción del proceso patentado. Una vez conseguida la patente,la cepa puede suministrarseprevia autorización escrita del propietario,aunque no figure en el catálogo.

6.-Organización de Cursos7.-Investigación.8.-Asesoramiento en general

Normas generales para la conservación de cepas microbianas

Los tres objetivos para una correcta conservación:

1.-Mantenimiento en Cultivo puro.(PUREZA)2.-Que este viva.(VIABILIDAD)3.-La cepa debe guardarse geneticamente estable(ESTABILIDAD)

Lapage en 1977 decía que:

a) Un cultivo inicial de una especie es una poblaciónb) Un subcultivo es una población diferente derivada de este cultivo inicial.c) Una cepa es una suceción de subcultivos del cultivo inicial

¿los datos del cultivo inicial seran los mismos en la cepa?

NO necesariamente porque se producen cambios en los subcultivos

Los métodos en la conservación de las cepas microbianas tienenComo objeto fundamental minimizar estos cambios

La conservación de cepas microbianas

• Método de elección o de conservación a largo plazo– Conservación por congelación– Conservación por liofilización

• Métodos Alternativos– Conservación por transferencia periódica– Conservación por suspensión en agua destilada o en agua de mar

esteril

• Métodos Restringidos– Desecación en papel de filtro– Desecación en suelos,arena silicagel,etc– Desecación en bolitas de alginato– Desecación en sal gorda para halobacterias

La conservación de cepas microbianas

• Método de elección o de conservación a largo plazo– Conservación por congelación– Conservación por liofilización

• Métodos Alternativos– Conservación por transferencia periódica– Conservación por suspensión en agua destilada o en

agua de mar esteril

Conservación de microorganismos por congelación

La crioconservación consiste en la conservación de los microorganismos a temperaturas inferiores a cero grados centígrados. Se basa en la paralización del metabolismo celular por la disminución del agua disponible.

Objetivos de la crioconservación- Mantenimiento de la viabilidad

-crioprotectores -La temperatura de almacenamiento-El estado fisiológico de la célula

- Mantenimiento de la estabilidad- Mantenimiento de la pureza

BACTERIAH2O

H2OH2O

H2O

HieloHielo

Hielo

Hielo

Hielo Hielo

Hielo

Hielo

AGENTES CRIOPROTECTORES

• OBJETIVOS– Minimizar daños

durante la congelació.

– Limitar la formación de hielo (tasa de congelación)

– Vitrificación del agua

• CARACTERISTICAS– No tóxico para la

célula.

– Penetrar facilmente en la menbrana celular.

– Unirse a los electrolitos o a las moléculas de agua.

Crioprotectores más comunes

• Glicerol• Dimetilfulfóxido (DMSO)• Ácido glutámico• Glucosa• Sacarosa • Meso inositol • Lactosa• Leche Descremada

La crioconservación consiste en la conservación de los microorganismos a temper.inferiores a cero grados centígrados. Se basa en la paralización del metabolismo celular por la disminución del agua disponible.

Objetivos de la crioconservación- Mantenimiento de la viabilidad

-crioprotectores -La temperatura de almacenamiento (-70º,-139º)-El estado fisiológico de la célula (Final f.logarítmica)

- Mantenimiento de la estabilidad- Mantenimiento de la pureza

Conservación de microorganismos por congelación

La crioconservación consiste en la conservación de los microorganismos a temper.inferiores a cero grados centígrados. Se basa en la paralización del metabolismo celular por la disminución del agua disponible.

Objetivos de la crioconservación- Mantenimiento de la viabilidad

-crioprotectores -La temperatura de almacenamiento-El estado fisiológico de la célula

- Mantenimiento de la estabilidad (fenotípica y genotípica)- Mantenimiento de la pureza (Hacer alícuotas)

Conservación de microorganismos por congelación

Conclusiones

• Crecer los cultivos a conservar hasta la mitad o final de la fase logarítmica, a la temperatura óptima, en el medio más adecuado.

• Ajustar el nº de células a una concentración final de 2-6x106 cél/ml. Añadir los crioprotectores adecuados a una concentración óptima.

• Repartir la suspensión en ampollas de congelación,cerrarlas hermeticamente y mantenerlas 30 minutos a 30º.

• Disminuir la tª lo mas rápido posible.

• A la hora de recuperar los microorganismos, descongelar rápidamente, sumergiendo las ampollas con el cultivo congelado en un baño a 37-40ºC.

La conservación de cepas microbianas

• Método de elección o de conservación a largo plazo– Conservación por congelación– Conservación por liofilización

• Métodos Alternativos– Conservación por transferencia periódica– Conservación por suspensión en agua destilada o en

agua de mar esteril

FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA CONSERVACIÓN DE MICROORGANISMOS

POR LIOFILIZACIÓN

• Liofilización– Es un método de conservación a largo plazo.– Se basa en la paralización del metabolismo

celular por falta de agua:congelación y sublimación

PROCESO

Congelar elagua libre delas células

Eliminación del agua

Agua congelada Vapor de agua

Sublimación

1ª Fase de la Desecación

2ª Fase de la Desecación

PROCESO

PROTECTOR

Tubos marcados

Congelación Rápida

Tª ambiente,4ºC,-196ºC

BOMBA condensador

BOMBA

Sellado alvacio

Ampolla

Tipos de Liofilizadores

• Liofilizador con centrifugación– Se utilizan ampollas de vidrio

taponadas– La suspensión se centrifuga

durante la 1ª fase de la desecación

– Se estrechan las ampollas y,después de conectarlas a una bomba de vacío,se sellan.

Ventajas:Se utiliza la centrifugación para que el proceso de congelación sea suave y de forma homogénea

• Liofilizador con estantes– La suspensión se prepara en

viales y,es precongelada a Tª muy bajas antes de aplicar el vacío.

– La segunda etapa de la desecación se realiza también en el liofilizador.

Ventajas:La Desecación es de manera progresiva y continuada

¿Cuándo aplicar la Liofilización?

Es un método ampliamente utilizado para conservar distintos Microorganismos.

SI NO

-Bacterias,Levaduras,Hongos,Algunos virus,Algas

-Dificultad de un crecimiento Adecuado.-Microorganismos delicados que no resisten el paso de congelación.-A tamaños de células mayores, menos efectivo es el procesoProtozoos,Células animales,Células vegetales,Arqueobac-terias y bacterias delicadas

Ejemplos:Rhodospirillum,,Azospirillum,vibrio y demás bacterias marinas.-Levaduras miceladas con difi-cultad en la esporulación.-Hongos con grandes conidios o con dificultad en la esporulación.

FACTORES IMPLICADOS EN LA CONSERVACIÓN POR EL PROCESO DE LIOFILIZACIÓN

Condiciones de Cultivo

El medio de cultivo Dependerá del tipo de microorganismo y sus requerimientos nutricionales.

Fase de crecimiento del cultivo.F.exponencial. Suspenciones celulares de 108-109

Células/ml en bacterias, algo inferiores en hongos y levaduras.

Condiciones de incubación.Tª,aerobiosis, anaerobiosis, etc.

Preparación de las células para su conservación- Composición del medio de la suspensión y adecuada densidad óptica El medio de la suspensión deberá proteger la viabilidad de las células. Usar el

crioprotector adecuado en cada caso. Glucosa 7,5% para Anaerobios Glucosa 15% para Levaduras. Glutámico 0,67M para Bacterias Lácticas. Inositol 5% para Bacterias. Leche descremada para Levaduras, Hongos y Actinomicetos.

- Tipos de ampollas,tubos y viales para la liofilización.Dependerán del equipo del que se disponga o del tipo de muestra a liofilizar.

Se aconseja que no sean de cristal de pyrex o borosilicato, porque por su elevada resistencia ofrecerán muchas dificultad en su apertura.

FACTORES IMPLICADOS EN LA CONSERVACIÓN POR EL PROCESO DE LIOFILIZACIÓN

FACTORES IMPLICADOS EN LA CONSERVACIÓN POR EL PROCESO DE LIOFILIZACIÓN

-Temperatura durante la sublimación. Debe ser lo más baja posible, sin subir por encima de –50ºC.

-Grado de deshidratación alcanzado. Lo más alto posible.

-Atmósfera de oxígeno en el tubo.Las células liofilizadas se guardan en tubos al vacío para evitarRehidratación o presencia de gases (como el oxígeno) que puedendañar las células.

-Condiciones de almacenamiento.La temperatura debe ser constante a 18ºC y sin bajar de los 0ºC y, en oscuridad

LIOFILIZACIÓN

VENTAJAS

-Reducción de la variabilidad del microorganismo.

-Largo tiempo de conservación.

-Aplicabilidad para la producción y distribución de los lotes

DESVENTAJAS

-El alto coste inicial del equipo.

-La preparación de forma incorrecta de los distintos lotes puede desembocar en un estancamiento de la viabilidad y/o en pérdidas en la estabilidad de los caracteres de los microorganismos

La conservación de cepas microbianas

• Método de elección o de conservación a largo plazo– Conservación por congelación– Conservación por liofilización

• Métodos Alternativos– Conservación por transferencia periódica– Conservación por suspensión en agua destilada o en

agua de mar esteril

Conservación por transferencia periódica

Es un método en el que los organismos permanecen activos durante el proceso. Consiste en la inoculación de microorganismos en un medio de cultivo adecuado,la incubaión a una Tª adecuada para obtener crecimiento y finalmente el almacenamiento bajo unas condiciones adecuadas. El proceso es repetido a intervalos que garanticen la obtención de un cultivo fresco antes de la pérdida del viejo.

PARA UNA BUENA RESIEMBRA PERIÓDICA

• Medio de cultivo.• Temperatura, tiempo y condiciones de incubación.• Intervalo entre dos resiembras

– Reducción de la temperatura de almacenamiento.

– Medios no enriquecidos,con limitación de nutrientes.

– Restricción de la accesibilidad de aire del cultivo.

La conservación de cepas microbianas

• Método de elección o de conservación a largo plazo– Conservación por congelación– Conservación por liofilización

• Métodos Alternativos– Conservación por transferencia periódica

– Conservación por suspensión en agua destilada o en agua de mar esteril

Conservación por suspensión en agua destilada o en agua de mar esteril

Es un método alternativo muy usado y que da altos porcentajes de viabilidad en diversos tipos de microorganismos, tanto hongos filamentosos como en levaduras y algunas bacterias. Consiste en Suspender en agua esteril unas cuantas células del cultivo que se quiere conservar. Para los hongos filamentosos que no esporulan, se puede poner en suspensión trocitos de agar con el crecimiento delHongo. En el caso de microorganismos marinos, la suspensión se hace en agua de mar diluida.

• Métodos Restringidos– Desecación en papel de filtro– Desecación en suelos,arena silicagel,etc– Desecación en bolitas de alginato– Desecación en sal gorda para halobacterias

La conservación de cepas microbianas

Métodos de desecación Papel de filtro

PapelWatman nº4

15 minutos 121ºC

Paquetecerrado

PROTECTOR

Cultivo Suspensión celular

Gotas de cultivo

Papel con cultivo

Desecador

Paquetessemicerrado

2-3 semanas 4ºC

Cerrado deLos paquetes

Métodos de desecación Suelo

PROTECTOR

Cultivoesporulado

Suspensión deesporas

20 minutos 121ºC

Tierra esteril 4ºC

GERMINACIÓN

4-5días 25ºC

Agotamiento de nutrientes

Microorganismos en fase durmiente

Almacenamiento a 18ºC

Métodos de desecación Bolas de Alginato

Alginato 3%13 minutos 121ºC

Cultivo Suspensión en agua esteril

Gotas

CaCl2 0,03M esteril

Gotas de alginato con cultivo 30 minutos

Polimerización del Alginato

Medio de Cultivo0,75M Sacarosa 48horas

Placa petri conPapel secante

Gotas de alginato con cultivo

Corriente de aire estéril ó bomba de vacío aTemperatura controlada

Pérdida del 30% del peso

DESECACIÓN