Objetivo: Conocer qué factores físicos influyen principalmente en el crecimiento bacteriano.
FACTORES FÍSICOS Y QUÍMICOS QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO BACTERIANO.
Temperatura: Cada microorganismo tiene una temperatura de crecimiento adecuada. Si consideramos la variación de la velocidad de crecimiento en función de la temperatura de cultivo, podemos observar una temperatura mínima por debajo de la cual no hay crecimiento; a temperaturas mayores se produce un incremento lineal de la velocidad de crecimiento con la temperatura de cultivo hasta que se alcanza la temperatura óptima a la que la velocidad es máxima. Por encima de esta temperatura óptima, la velocidad de crecimiento decae bruscamente y se produce la muerte celular.
El aumento de la velocidad de crecimiento con la temperatura se debe al incremento generalizado de la velocidad de las reacciones enzimáticas con la temperatura. Se denomina coeficiente de temperatura a la relación entre el incremento de la velocidad de reacción y el de temperatura. En términos generales, la velocidad de las reacciones bioquímicas suele aumentar entre 1.5 y 2.5 veces al aumentar 10ºC la temperatura temperatura a la que tienen lugar. La falta de crecimiento a temperaturas bajas se debe a la reducción de la velocidad de las reacciones bioquímicas y al cambio de estado de los lípidos de la membrana celular que pasan de ser fluidos a cristalinos impidiendo el funcionamiento de la membrana celular. La muerte celular a altas temperaturas se debe a la desnaturalización de proteínas y a las alteraciones producidas en las membranas lipídicas a esas temperaturas.
Es importante tener en cuenta que a temperaturas bajas, el metabolismo celular es lento y las células paran de crecer; aunque suelen morir. Sin embargo, cuando la temperatura es superior a la óptima, se produce la muerte celular rápidamente y las células no pueden recuperar su capacidad de división si baja posteriormente la temperatura. Esto permite esterilizar por calor y no por frío. Hay varios tipos de microorganismos en función de sus temperaturas de crecimiento mínima, máxima y óptima. Tipo de Temperatura microorganismo mínima
Temperatura
Temperatura
óptima
máxima
Mesófilo
5 - 15
30 - 45
35 – 47
Psicrófilo
-5 + 5
12 - 15
15 – 20
Psicrótrofo
-5 + 5
25 - 30
30 – 35
Termófilo
40 - 45
55 - 75
60 - 90
Los microorganismos psicrótrofos son mesófilos que pueden crecer a temperaturas bajas. Por tanto, se les puede considerar como psicrófilos facultativos. Esto es importante desde el punto de vista aplicado porque cuando se encuentran contaminando alimentos, son capaces de crecer en condiciones de refrigeración (4 8ºC) y de producir infecciones en los consumidores del alimento (30 - 35 ºC). Desde el punto de vista clínico, los microorganismos capaces de producir infecciones en pacientes son los mesófilos y algunos psicrótrofos ya que sus temperaturas óptimas de crecimiento coinciden con las corporales.
Actividad de agua (aw): Se denomina actividad de agua a la relación entre la presión de vapor de agua del substrato de cultivo (P) y la presión de vapor de agua del agua pura (P0). El valor de la actividad de agua está relacionado con el de la humedad relativa (HR).
El valor de la actividad de agua nos da una idea de la cantidad de agua disponible metabólicamente. Por ejemplo: comparemos el agua pura donde todas las moléculas de agua están libremente disponibles para reacciones químicas con el agua presente en una disolución saturada de sal común (NaCl) donde una parte importante de las moléculas de agua participa en la solvatación de los iones de la sal disuelta. En este último caso, la actividad de agua mucho menor que en el primero. conforme aumenta la cantidad de solutos en el medio, disminuye su actividad de agua.
El agua es un substrato en muchas reacciones bioquímicas (proteasas y lipasas, por ejemplo). Cuando no hay agua disponible, estas reacciones se detienen y el metabolismo se para. Esta falta de agua también detiene muchas de las enzimas que podrían degradar las estructuras biológicas. Por ello, las células que no crecen por falta de agua no mueren rápidamente: los sistemas de degradación tampoco funcionan y no las degradan. Es decir: cuando un microorganismo se encuentra en un substrato con actividad de agua menor que la que necesita, su crecimiento se detiene. Esta detención del crecimiento no suele llevar asociada la muerte del microorganismo, sino que éste se mantiene en condiciones de resistencia durante un tiempo más o menos largo. En el caso de las esporas, la fase de resistencia puede ser considerado prácticamente ilimitada. La gran mayoría de los microorganismos requiere valores de actividad de agua muy altos para poder crecer. Los valores mínimos de actividad para diferentes tipos de microorganismos son, a título orientativo, los siguientes: bacterias aw>0.90, levaduras aw>0.85, hongos filamentosos aw>0.80. Como puede verse, los hongos filamentosos son capaces de crecer en substratos con actividad de agua menor (más secos) de la que permite el crecimiento de bacterias o de levaduras. Por esta razón se puede producir deterioro de alimentos de baja actividad de agua (por ejemplo, el queso o almíbares) por mohos (hongos filamentosos) y no por bacterias. En función de su tolerancia a ambientes con baja aw , los microorganismos que pueden crecer en estas condiciones se clasifican en halotolerantes, halófilos y xerófilos según toleren o requieran condiciones salinas o hipersalinas, respectivamente. La reducción de la actividad de agua para limitar el crecimiento bacteriano tiene importancia aplicada en industria alimentaria. La utilización de almíbares, salmueras y salazones reduce la actividad de agua del alimento para evitar su deterioro bacteriano.
pH: Es un parámetro crítico en el crecimiento de microorganismos ya que cada tipo de microorganismo tiene un rango de pH en el que puede vivir adecuadamente, fuera de este rango muere.
El pH intracelular es ligeramente superior al del medio que rodea las células ya que, en muchos casos, la obtención de energía metabólica depende de la existencia de una diferencia en la concentración de protones a ambos lados de la membrana citoplásmica.
El pH interno en la mayoría de los microorganismo está en el rango de 6,0 a 8,0. Los rangos de pH tolerables por diferentes tipos de microorganismos son, también, distintos. Hay microorganismos acidófilos que pueden vivir a pH=1.0 y otros alcalófilos que toleran pH=10.0. Hay que considerar que, como consecuencia del metabolismo, el pH del medio de crecimiento suele tender a bajar durante el cultivo. Por otra parte, la bajada del pH del medio que producen ciertos microorganismos les confiere una ventaja selectiva frente a otros competidores. Así, por ejemplo, las bacterias lácticas que producen grandes cantidades de ácido láctico como consecuencia de su metabolismo primario reducen el pH del medio a valores inferiores a los soportables por otras bacterias competidoras (llegan a bajar el pH del medio hasta 4.5). De esta forma, las bacterias competidoras mueren y las lácticas se convierten en la población dominante. La bajada del pH se puede deber a varios factores, uno de los cuales es la liberación de ácidos orgánicos de cadena corta (fórmico, acético, láctico) por ciertas bacterias. En este sentido, hay que tener en cuenta que la acción bactericida de estos ácidos orgánicos de cadena corta es más potente que la debida únicamente a la bajada del pH que producen. Esto es, los ácidos orgánicos de cadena corta son tóxicos para algunas bacterias por sí mismos. El efecto letal del pH ácido sobre los microorganismos tiene aplicación en la conservación de alimentos acidificándolos. De esta forma, la adición de ácido acético en forma de vinagre permite la conservación de alimentos perecederos (escabeches, por ejemplo) y la producción de ácidos en el curso de fermentaciones naturales permite alargar la vida de los alimentos (coles fermentadas, por ejemplo).
Potencial redox: nos indica la capacidad del substrato para aceptar o donar
electrones, esto es: sus características oxidantes o reductoras. Uno de los factores que intervienen en el potencial redox, aunque no el único, es la concentración de oxígeno [O2]. Hay microorganismos que requieren ambientes oxidantes para crecer, mientras que otros necesitan ambientes reductores. El metabolismo de ambos tipos de microorganismos presenta diferencias notables. El requerimiento de condiciones oxidantes o reductoras no debe confundirse con la necesidad de presencia o ausencia de oxígeno para que se produzca el crecimiento. En general, cuando un microorganismo requiere un ambiente oxidante se dice que desarrolla un metabolismo oxidativo (o respirativo) mientras que los microorganismos
que requieren ambientes reductores (o menos oxidantes) realizan un metabolismo fermentativo. Un microorganismo es aerobio cuando necesita oxígeno para vivir y es anaerobio cuando o bien no lo necesita ( anaerobios facultativos como las bacterias entéricas, o como Saccharomyces cerevisiae ; o anaerobios aerotolerantes como las bacterias lácticas) o cuando muere en presencia de oxígeno (anaerobios estrictos como los clostridios). Hay microorganismos que, aunque viven en presencia de oxígeno, no son capaces de utilizarlo como aceptor final de electrones y deben desarrollar un metabolismo fermentativo (los estreptococos, por ejemplo). Por otra parte, hay microorganismos que pueden desarrollar ambos tipos de metabolismo. Esto es: en presencia de oxígeno desarrollan un metabolismo oxidativo y en su ausencia, fermentativo. El rendimiento de los procesos fermentativos es menor que el de los respirativos: las bacterias y las levaduras producen menos biomasa cuando crecen fermentando que cuando lo hacen respirando. En el curso de ciertas reacciones metabólicas redox se forman compuestos altamente reactivos (radicales libres, formas superóxido) que pueden dañar las proteínas, membranas y ácidos nucleicos produciendo la muerte de las células. Las células se defienden de estos compuestos reactivos mediante las enzimas de: superóxido dismutasa (SOD) y catalasa. Los anaerobios estrictos carecen de SOD y de catalasa o tienen niveles muy bajos de estas enzimas de forma que no pueden sobrevivir en presencia de oxígeno. La detección de estas enzimas tiene valor taxonómico.
Fundamentos del control de los microorganismos Las razones principales para controlar los microorganismos son: prevenir la transmisión de enfermedades, evitar el deterioro de los alimentos y evitar la contaminación tanto en procesos industriales que requieran cultivos puros, como en laboratorios de diagnóstico o investigación.
Términos importantes al hablar del control de microorganismos Esterilización es el efecto de destruir toda forma de vida (un objeto esterilizado es aquel que no posee ninguna forma de vida, ni siquiera esporas)
Agente antimicrobial es un compuesto por lo general químico que mata o interfiere con el crecimiento y actividad de los microoganismos. Se clasifica de acuerdo a su aplicación y a como actúa.
1. El germicida es un agente químico que mata los microorganismos pero no necesariamente las esporas (ejemplo el bactericida, mata bacterias, el fungicida, mata hongos y el viricida mata los virus). 2. El agente microbiostático es uno que inhibe el crecimiento de los microoganismos, pero no los mata (ejemplo los agentes bacteriostáticos, inhiben crecimiento bacterial). 3. El desinfectante es un compuesto que mata microorganismos, pero no necesariamente las esporas. Se aplica sobre objetos inanimados. 4. El antiséptico es parecido al desinfectante, pero éste se puede aplicar sobre tejido biológico (cuerpo).
Condiciones que influyen en la acción microbiana Hay ciertos factores que tienen que ser considerados a la hora de aplicar agentes químicos o físicos para el control de microorganismos.
Concentración del agente químico Mientras más concentrado esté el agente químico, más rápido se destruirán los organismos.
Intensidad del agente físico Cuanto más intenso es el agente físico (calor o radiación ) más rápidamente mata a los micoorganismos.
Tiempo de exposición A mayor tiempo de exposición, mayor es el número de organismos destruidos.
Temperatura A mayor temperatura se acelera la destrucción de los organismos. Número de organismos Mientras mayor sea el número de microorganismos, más tiempo se requiere para destruirlos.
Clase de organismo Las células vegetativas (las que están metabolicamente activas) son más suceptibles que la esporas bacteriales.
Estado fisiológico de las células Mientras más viejas sean las células, más rápido se destruyen.
Naturaleza del medio ambiente Algunos ambientes desfavorecen la destrucción rápida de los microorganismos, como por ejemplo los medios viscosos.
Factores físicos para el control de los microorganismos
Temperatura
La temperatura es de suma importancia para el crecimiento de los organismos. A medida que aumenta ésta por encima de la temperatura óptima de crecimiento, mayor es la velocidad de muerte de los microorganismos. Es por ello que altas temperaturas se usan en el control microbiológico. Las temperaturas altas pueden aplicarse de dos formas: calor húmedo (con agua) o calor seco. El calor húmedo es mucho más eficiente que el calor seco, ya que este actúa mediante la coagulación de las proteínas celulares, por otro lado el calor seco destruye la célula por la oxidación de agentes químicos de la célula.
Formas de aplicación de calor húmedo 1. Vapor a presión Es el calor en forma de vapor saturado a presión, es el agente de esterilización más práctico y más seguro. El autoclave es el instrumento que se utiliza para aplicar vapor a presión regulada. Se aplica a una temperatura de 121°C durante 15 minutos con 20 libras de presión. El autoclave se utiliza para esterilizar substancias, cierto tipo de cristalería y otros. Productos como grasas o aceites no se deben esterilizar en el autoclave pues el vapor no penetra bien. 2. Tindalización o esterilización fraccionada Algunas substancias no pueden calentarse a temperaturas mayores de 100°C, ya que su composicón puede alterarse. Para esos casos se utiliza este método que consiste en calentar el material a 100°C tres días consecutivos con periodos de incubación entre ellos, de manera tal que las substancias vuelven a enfriarse. Esto ayuda a destruir las esporas que estén presentes, ya que germinan en los intérvalos de enfriamiento y se destruyen como células vegetativas al subir la temperatura a 100°C. 3. Agua hirviendo Los materiales contaminados que se tratan con agua hirviendo no quedan esterilizados, sólo desinfectados. 4. Pasteurización Es un tratamiento de calor controlado el cual es por debajo de los 100°C. El proceso puede ser de 63°C por 30 minutos, a 71°C por 15 segundos o el proceso con temperaturas extremas que es 141° C por 2 segundos. La pasteurización no destruye todos los organismos.
Formas de aplicación de calor seco 1. Horno Es el instrumento usado para la aplicación del calor seco y se usa cuando no se quiere que los materiales queden humedecidos por vapor. 2. Incineración La incineración de materiales destruye los microoganismos. Se usa para esterilizar las agujas de inocular y otros materiales, además es una forma de destruir cadáveres. Contrario al calor, las temperaturas bajas o el frío no desnaturalizan las proteínas. Las bajas temperaturas hacen que la reproducción de los microoganismos se detenga, pero no las
mata. Se dice que las temperaturas bajas son microbiostáticas, mientras que las temperaturas altas son microbicidas.
Desecación
La falta de agua detiene los procesos vitales en los microorganimos, por lo cual el crecimeinto se detiene. La desecación se logra evaporando el agua presente para lo cual se usa aire caliente. La preservación de alimentos por secado aún se utiliza. Esta técnica tiene un efecto microbiostático, pues detiene el crecimiento bacterial, pero no mata los organismos. De hecho los microoganismos pueden preservase por secado. Cuando se seca junto con congelación el proceso se llama liofilización.
Presión osmótica La pared celular de las bacterias las protege de cambios en la presión osmótica del medio, pero si la presión osmótica externa es mucha, el organismo puede morir; esto sucede si las concentraciones de solutos en el medio en que crece el organismo son extremos. Altas concentraciones de sal interrumpen los procesos de transporte a través de la membrana y desnaturalizan las proteínas.
Radiación Ciertas formas de radiación pueden matar los microorganismos. 1. Radiación ionizante Los rayos X y gamma tienen un gran poder de penetración y matan los microorganismos formando iones tóxicos. Estos iones afectan toda la bioquímica de la célula. Las esporas bacteriales son más resistentes a los diferentes tipos de radiación. 2. Luz ultravioleta (UV) La luz UV no tiene poder de penetración, por lo que es útil para matar microorganismos en las superficies. Las radiaciones de luz UV más germicidas son las de largo de onda de 260 nm. El principal modo de acción de la luz UV es la formación de dímeros de timina en la molécula de DNA. La luz UV se utiliza para: esterilizar salas de hospitales, para el mantenimiento de cuartos asépticos para el envasado de medicinas en la industria farmacéutica y para el tratamiento de superficies contaminadas en la industria de alimento y de leche.
Ondas ultrasónicas (sonicación) En general, los microorganismos suspendidos en un líquido y somedtidos a la acción de ondas ultrasónicas de altas intensidades (20,000 ciclos/seg.) durante cierto tiempo se destruyen porque se rompe la pared celular y se pierde el contenido de la célula.
Filtración
La filtración se emplea para esterilizar líquidos o soluciones que se afectan si se les aplica calor (sueros, algunas enzimas, vitaminas, antibióticos). Generalmente se usan filtros que tienen unos poros de 0.2 micras de diámetros. Los poros de este tamaño retienen las bacterias, pero no los virus.
FACTORES FISICOS Y QUÍMICOS QUE ALTERAN EL CRECIMIENTO MICROBIANO. FACTORES FISICOS Y QUÍMICOS QUE ALTERAN EL CRECIMIENTO MICROBIANO.
Efecto de la temperatura sobre el crecimiento La temperatura es uno de los factores más importantes que afectan al crecimiento y a la supervivencia de los microorganismos. A temperaturas muy frías o muy calientes los microorganismos no crecerán. Pero los valores absolutos de estas temperaturas mínimas o máximas varían mucho entre los microorganismos diferentes y por lo general reflejan el rango de temperatura media de su hábitat natural. Temperaturas cardinales La temperatura ejerce dos tipos de efectos opuestos sobre los organismos vivos. A medida que se eleva la temperatura, las reacciones químicas y enzimáticos de la célula son más rápidas y el crecimiento se acelera. En consecuencia dentro de un cierto margen, un aumento de temperatura supone un incremento en el crecimiento y en el metabolismo hasta un punto que tienen lugar las reacciones de inactivasión. Por encima de tal punto, las reacciones celulares caen rápidamente a cero. Así para cada organismo existe una temperatura mínima por debajo de la cual no es posible el crecimiento, una tempera optima a la que se produce el crecimiento más rápido y una temperatura máxima por encima de la cual no es posible el crecimiento. La temperatura optima esta siempre mas cerca de la máxima que de la mínima. Estas tres temperaturas que se llaman temperaturas cardinales o fundamentales, generalmente son características de cada tipo de organismos, pero no son complementamente fijas, pues pueden ser ligeramente modificados por otros factores del ambiente, en particular por la composición del medio. La temperatura máxima de crecimiento de un organismo determinado refleja probablemente la inactivación de una o más proteínas en la célula. Las temperaturas cardinales o fundamentales de diferentes microorganismos difieren muchos entre sí; algunos muestran temperaturas optimas tan bajas como 4ºC y otros tan altas como más de 100ºC, no hay ningun microorganismos que tenga todo este intervalo de temperaturas que para el caso de unos organismos
determinado suele ser de unos 30ºC aunque algunos presentas margenes de temperatura más amplios que otros. Clases de microorganismos según la temperatura Cuatro grupos de microorganismos con relación a su temperatura optima: psicrofilos con temperatura optimas bajas; mesofilos con temperaturas optimas moderadas; termofilos con altas temperaturas optimas; e hipertermofilos con temperas optimas muy elevadas. Los mesofilos se encuentran en animales de sangre caliente y en medios acuáticos y terrestres de latitudes templadas y tropicales. Los psicrofilos y los termofilos se encuentran en ambientes muy fríos o calientes respectivamente. Los hipertermofilos son típicos de ambientes concretos extremadamente calientes como fuentes termales, geisers y fuentes hidrotermales submarinas. Crecimiento microbiano a bajas temperaturas Los hábitat normales de muchos microorganismos puede ser extremadamente calientes o extremadamente fríos. Tales microorganismos se conocen como extremofilos y han evolucionado hasta crecer de modo optimo en esas condiciones. Ambientes fríos Estos ambientes fríos son raramente estériles y se encuentran microorganismos vivios creciendo a cualquier temperatura baja en la que aun exista agua liquida. Incluso en muchos materiales congelados existen normalmente pequeñas zonas microscopias con agua liquida donde los microorganismos pueden metabolizar y crecer. Microorganismos psicrofilos y psicotolerantes Un psicrofilo puede definirse como un organismo que tiene una temperatura optima de crecimiento de 15ºC o inferior, una temperatura máxima 20ºC y una temperatura mínima de 0ºC pero tiene temperaturas optimas de 20 – 40ºC se llaman psicrotolerantes. Los psicrofilos se encuentran en ambientes permanentemente fríos como regiones polares y sus sedimentos marinos y mueren rápidamente si se exponen a temperatura ambiente normal. Los microorganismos psicrotolerantes tienen una distribución mucho más amplia que los psicrofilos y se pueden aislar de suelos y aguas en climas templados así como de carnes, leche y productos derivados, sidra y vegetales y fruta almacena bajo refrigeración (4ºC). Los psicrotolerantes crecen mejor a temperaturas 20 – 40ºC.
Congelación A pesar de la capacidad de algunos organismos para crecer a bajas temperaturas, existe un limite por debajo del cual es imposible la reproducción. El agua pura se congela a 0ºC y el agua de mar a –25ºC, pero la congelación no es un proceso homogéneo e incluso a temperaturas mas bajas existen depósitos microscópicos de agua no congelada. Aunque la congelación evite el crecimiento microbiano no causa necesariamente la muerte celular, el medio de suspensión de las células afecta su sensibilidad al frió. Crecimiento microbiano a altas temperaturas La vida microbiana crece bien en ambientes con elevada temperatura incluso en el agua hirviendo. Por encima de 65ºC solo viven las formas procariotas de vida pero en esas condiciones existe una enorme diversidad de microorganismos pertenecientes a Bacteris y Archea. Ambientes con temperaturas altas Los microorganismos cuya temperatura optima esta por encima de 45ºC se llaman termofilos y aquellos que esta por encima de 80ºC son los hipertermolfilos. Muchas fuentes termales tienen temperaturas próximas a la ebullición y las fuentes hidrotermales submarinas pueden alcanzar los 150 – 500ºC. Las fuentes hidrotermales del fondo de los océanos tienen temperaturas de 350ºC o superiores. Aunque en algunas fuentes termales es variable en otras es muy constante con variaciones de 1 – 2ºC en varios años, además estas fuentes tienen composiciones químicas y valores de pH diversos y en general contienen niveles suficientes de nutrientes que permitan el crecimiento de poblaciones de quimioorganotrofos y quimiolitrofos. Hipetermofilos en fuentes termales Los estudios ecológicos de estos organismos que viven en fuentes termales en ebullición demuestran que las velocidades de crecimiento son notablemente rápidas y con tiempo de generación inferiores a 1 hora.. algunos de estos hipertermofilostos presentas temperaturas optimas superiores a 100ºC. Termofilos Muchos termofilos tempera optima de 45 – 80ºC se presentan en fuentes termales y otros ambientes cálidos. En fuentes termales a medida que el agua hirviendo emerge se desborda de las orillas y se aleja de la fuente se enfría gradualmente de temperatura, a lo largo de este gradiente crecen varios microorganismos con diferentes especies que crecen
en los diferentes rangos de temperatura. Estudiando la distribución de las especies en tales gradientes y examinando las fuentes termales y otros ambientes termales a diferentes temperaturas en distintas partes del mundo es posible determinar los limites superiores de temperatura para cada clase de organismo. A partir de esta información se ha llegado a la conclusión de que: 1. 2. 3.
en general los organismos procariontes son capaces de crecer a temperaturas mas elevadas que los eucariontes. los mas termofilos de todos los procariontes son algunas especies de Archea. los organismos no fototrópicos son capaces de crecer a temperaturas mas elevadas que las formas fototrópicas.
Crecimiento microbiano a pH alto y a pH bajo La acidez o alcalinidad de una solucion se expresa por su pp. en una escala en que la neutralidad es pH. 7. los valores de pH por debajo de 7 son ácidos y os mayores de 7 son alcalinos. pH. y crecimiento microbiano Cada organismo tiene un rango de pH dentro del cual es posible el crecimiento y normalmente posee un pH optimo bien definido.. la mayoría crece en un margen de pH de 2- 3 unidades. La mayoria de los amientes naturales tien un valor de pH entre 5 y 9 y los microorganismos con pH obtimo de esten orden son los mas comunes. Los organismos que crecen mejor a bajo pH constituyen un tipo de extremofilos llamdos acilofilos. El grupo de los hongos son mas acidofilos que las bacterias, muchos hongos crcen en forma obtima a pH 5 o inferior e incluso algunos crecen bien a pH 2. Algunas bacterias son acidofilas. De hecho algunas bacterias son acidofilas estrictas incapaces de crecer a pH neutro. Entre las bacterias acidofilas estrictas se encuentran varias especies de Thiobacillus algunos generos de Archea como Sulfolobus, Thermoplasma y Ferroplasma. El factor cítrico mas importante para el carácter acidofilo es la estabilidad de la membrana citoplasmática. Cuando el pH es neutro la membrana citoplasmática de las bacterias muy acidofilas se disuelve y las celulas se lisan lo que sugiere que para que la membrana citopliasmatica sea estable se requiern altas concentraciones de iones hidrógeno. Unos cuantos extremofilos presentan un pH obtimo de crecimiento muy elevado a veces tan alto como pH 10 se denominan alcalofilos. Los microorganismos
alcalofilos se encuentran por lo general en hábitat muy básicos como lagos sodicos y suelos muy carbonatados. Algunos microorganismos alcaloficos extremos son tambien halofilos y la mayor parte de estos pertenen al dominio Archea. Algunos alcaloficos tienen aplicación industrial porque producen enzimas hidroliticas como proteasas y lipasas que funcionan bien a pH alcalino y se usan como aditivos de los detergentes domesticos. pH intracelular El pH intracelular debe permanecer proximo a la neutralidad para evitar la destrucción de las macromoleculas cellulares que son sensibles al acido o al alcali. En los acidofilicos o alcolofilicos extremos el pH intracelular puede variar algunas unidades respecto a la neutralidad, pero en la mayoria de los microorganismos cuyo pH optimo para el crecimiento esta entre 6 y 8 (neutrofilios), el citoplasma o permanece neutro o muy próximo a la neutralidad. En el acidofilo el pH intracelular es 4.6 y en los alcalofilos extremos se ha logrado medir un pH intracelular de hasta 9.5. Tampones Se añaden con frecuencia a los medios de cultivo microbianos sustancias amortiguadoras denominas tampones a fin de mantener el pH relativamente constante, para valores de pH próximos a la neutralidad (pH 6- 7.5). Efectos osmóticos sobre el crecimiento microbiano La disponibilidad del agua se expresa en teminos fisicos como la actividad del agua. La actividad del agua abreviadamente aw es el cociente entre la presion del vapor de aire en equilibrio con una sustancia o solucion y la presion de vapor de agua pura a la misma temperatura. Los valores de a w varian entre 0y 1 . la actividad de agua de terrenos agrícolas oscila generalmente entre 0.90 y 1. El agua difunde desde una region con alta concentración de agua hasta una region con menor concentración de agua por el proceso denomina osmosis. En la mayoria de los dos casos el citoplasma de una celula tiene euna concentración de soljutos mayor que el medio por lo que el agua tiende a entrar dentro de la celula diciéndose entonces que existe un balence de positivo. Cuando una celula esta en un medio de baja actividad de agua, existe una tendencia de agua a salir de la celula.
En la naturaleza los efectos osmoticos tiene interes principalmente en habitat con altas concentraciones de sales. El agua de mar contiene un 3% de NaCl ademas de pequeñas cantidades de otros minerales y elementos. Los microorganismos marinos generalmente tienen una dependencia especifica del ion sodio ademas de tener un crecimiento optimo al valor de actividad de agua propio del agua de mar, tales microorganismos se llaman halofilos. El crecimiento de los halofilos requiere almenos de algo de NaCl, pero el optimo varia con el organismo; asi se usan los terminos halofilos discretos y halofilos moderados para describir a los halofilos con requerimientos bajos (1.6%) y moderados (6- 15%) de NaCl respectivamente. Los organismos halotolerantes pueden soportar alguna reducción en el valor aw del medio pero generalmente crecen mejor en ausencia de solutos añadidos. Los organismos capaces de crecer en ambientes muy salinos se llaman halofilicos extremos y según las especies requieren 15 – 30% de NaCl para su crecimiento optimo. Los organismos capaces de crecer en ambientes con alta concentración de azucares se denominas osmofilos y aquellos capaces de crecer en ambientes muy secos se llaman xerófilos. Clase de microorganismos en relación al oxigeno Los microorganismos son muy variados en cuanto a la necesidad y tolerancia del oxigeno, se puede dividir en varios grupos dependiendo del efecto del oxigeno. Los aerobios son especies capaces de crecer a tensiones de oxigeno normales (el 21% del aire es O 2) y muchos incluso pueden tolerar concentraciones mas elevadas de oxigeno. Los microaerofilos por el contrario son aerobios que pueden usar el O2 solo cuando esta presente a niveles mas bajos que en el aire, normalmente a causa de su limitada capacidad para respirar o porque contiene alguna molécula sensible al oxigeno. Muchos aerobios son facultativos lo que significa que en condiciones nutritivas y de cultivo aporopiadas pueden crecer tanto en condicines aeróbicas como anaeróbicas. Algunos microorganismos no pueden respirar O2; tales organismos se llaman anaerobios. Existen dos clases de anaerobios: Las anaerobios aerotolerantes, que toleran el oxigeno y crecen en su presencia aunque no pueden usarlo.
Los anaerobios estrictos; que son inhibidos o incluso mueren en presencia del oxigeno. Puede deberse que son incapaces de eliminar algunos productos tóxicos que se originan en el metabolismo del oxigeno. La anaerobiosis estricta ocurre en tres clases de microorganismos: una amplia variedad de procariotas, unos cuantos hongos y unos cuantos protozoos. BIBLIOGRAFÍA Brock, Biología de los microorganismos, Pearson Prentice Hall, México 2004, 151 – 165 pp.
