TEMA 03 Cinetica Microbiana
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7/25/2019 TEMA 03 Cinetica Microbiana
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Cintica microbiana
Estimacin de td
Estimacin de
Factores que inciden en el crecimiento
El crecimiento microbiano es autocataltico
La velocidad de crecimiento de la poblacin es proporcionalal nmero de individuos o concentracin celular
En la fase exponencial
X es el nmero o masa de individuos; tdes el tiempo de duplicacin
El nmero de veces que se duplica la biomasa en un cierto tiempoesta dado por:
Donde:n es el nmero de generaciones
t es el tiempo de cultivo
tdes el tiempo de duplicacin
----- (1) La concentracin de biomasadespus de un cierto tiempopuede evaluarse, en funcinde la biomasa inicial por las
siguientes ecuaciones:
----- (2)
----- (3)
0.693/td
---- (4)
---- (5)
---- (6)
---- (7)
---- (8)
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Temperatura Tiempo de duplicacin
C min
Bacillus stearothermophilus 60 11
Escherichia coli 37 20
Bacillus subtilis 37 27
Bacillus mycoides 37 28
Staphylococcus aureus 37 28
Streptococcus lactis 37 30
Pseudomonas putida 30 45
Lactobacillus acidophilus 37 75
Vibrio marinus 15 80
Mycobacterium tuberculosis 37 360
Bradyrhizobium japonicum 25 400
Nostoc japonicum 25 570
Anabaena cylindrica 25 840
Treponema pallidum 37 1980
---- (10)
---- (9)
---- (12)
---- (11)
! es la tasa especfica decrecimiento
Puede considerarse comola velocidad a la que seduplica una poblacinmicrobiana en un tiempodeterminado
---- (14)
---- (13) ---- (16)
---- (18)
---- (17)
---- (15)
Se desea propagar un cultivo de Escherichia colicuyo tiempo de duplicacin es de 20 min. Lasclulas son esfricas y tienen un volumen de1m3y una densidad de 1.05 g/cm3.
Si se inocula con una clula estime el volumenque ocupar el cultivo bacteriano despus de48 h de incubacin.
Discuta el resultado obtenido. Le recuerdo quenuestro planeta tiene aproximadamente undimetro de 12,807 Km
Calcular el tiempo de generacin de unmicroorganismo en un cultivo que pasa detener 2 x 104individuos a tener 7 x 108en 2.5horas
Calcular el tiempo de generacin de un cultivoa partir de los datos siguientes:
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Fases de crecimiento
Exp Estacionaria Muerte
Cuenta viableTurbidez
Tiempo
Log[organismosviables]/mL
Densidadptica
---- (19)
Fases de crecimiento
Exp Estacionaria Muerte
Cuentaviable
Turbidez
Tiempo
Log[organismosviables]/m
L
Densidadptica
Fase de adaptacin o lag
Depende de:
1. Cambios en la composicin delmedio de cultivo
2. Edad y tamao del inculo
Estrategias para reducir la duracin de la fase lag
1. La inoculacin debe llevarse a cabo durante la fase exponencial decrecimiento.
2. El inculo debe estar lo ms activo posible.
3. El medio de crecimiento del inculo debe ser lo ms parecido al mediode produccin.
4.
Usar un inculo razonablemente grande (
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Sustrato
Temperatura
pH
Presin
Concentracin de sales
Oxgeno
AW
Bajo las siguientes condicionesde cultivo:
Inculo viable
Nutriente limitante biendefinido
Medio de cultivo balanceado
Ausencia de condicionesadversas (T, pH, inhibidores,entre otros)
La tasa de crecimiento (!)depende de la mxima quepuede alcanzar elmicroorganismo, de laconcentracin de substrato y deun valor Ks que representa laconcentracin de substrato a laque se alcanza una tasa decrecimiento igual a la mitad dela mxima
Ks
(mg/L) (10-5M)
Escherichia glucosa 0.0068 0.0038
Escherichia manitol 2 1.1
Candida glicerol 4.5 4.9
Saccharomyces glucosa 25 14
Pseudomonas metanol 0.7 2
Pseudomonas metanol 0.4 2.6
Kebsiella Mg2+ 0.56 2.3
Candida oxigeno 0.45 1.4
Aspergillus arginina 0.5 0.29
Algunos sustratos (alcoholes, fenoles, hidrocarburos, azucares,entre otros) pueden causar inhibicin al estar presentes a altas
concentraciones.
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Desnaturalizacin de protenas;se colapsa la membranacitoplsmica; lisis trmica
Congelamiento de la membrana;el proceso de transporte es tanlento que no hay crecimiento
Velocidades crecientes enreacciones y actividades
enzimticas
Las reacciones y actividadesenzimticas ocurren a sumxima velocidad
ptimo
Mximo
Temperatura
Tasadecrecimiento
Mnimo
Temperatura (C)
Tasadecrecimiento
Psicrfilos
Mesfilos
Termfilos
Hipertermfilos
El valor Dse define como el tiempo necesario paraque el nmero de supervivientes caiga al 10% delvalor inicial (es decir, para que el logaritmo delnmero de supervivientes se reduzca en una
unidad). x es el tiempo a temperatura T
K = constante de velocidad (h-1)A = constante para la reaccin dada (h-1)Ea = energa de activacin (KJ/mol)
R = constante universal de los gases (KJ/K*mol)T = temperatura (K)
El efecto de la temperatura sobre la velocidad dereaccin, est determinada por la energa de
activacin
= constante de velocidad (h-1)A y B = constantes para las reacciones dadas (h-1)Ea y Ed = energas de activacin y desactivacin (KJ/mol)R = constante universal de los gases (KJ/K*mol)T = temperatura (K)
cido
Bsico
Acidfilosextremos
Acidfilos
Neutrfilos
Alcalfilos
Alcalfilosextremos
Neutralidad
pH
citoplsmico
mol/L de:H+ OH-
Ejemplos
Aguas/suelos volcnicos
Fluidos gstricos
Jugo de limn
Drenaje cidoVinagre
Suelos cidos
Tomates
ColMaz/salmn/camarones
Agua pura
Agua de mar
Suelos alcalinos
Jabn
Amoniaco casero
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Methanococcus janaschiiPiezfilo-termfilo
(ptimos: 75 MPa, 90C)
Halotolerantes(Staphylococcus
aureus)
Halfilo(Vibrio
fischeri)
Halfiloextremo
(Halobacteriumsalanarium)
No halfilo(Escherichia
coli)
Concentracin de NaCl
Tasadecrecimiento
0 M 5 M
H. salanarium(4 M)
Aerobios obligados
Anaerobios obligados
Anaerobios facultativos
Anaerobio aerotolerante
Microaerfilos
Anaerobioaerotolerante
Microaerofilo
Aerobioobligado
Anaerobioobligado
Anaerobiofacultativo
[O2]
Alta
Baja
La disponibilidad de agua se expresa generalmente entrminos fsicos tales como AW
AW"relacin entre la P(vapor) del aire en equilibrio conun material y la P(vapor), a la misma T del agua pura
Organismos tolerantes a bajas AW:Xerotolerantes
Xerofilos
AW Material Microorganismos
1.000 Agua pura Spirillum
0.995 Sangre humana Estreptococcus, E. coli
0.980 Agua de mar Pseudomonas, Vibrio
0.900 Jamn Cocos Gram (+)
0.800 Mermelada Hongos filamentosos0.700 Cereales, frutos secos Hongos xerfilos