Medios de cultivo y crecimiento bacteriano

• Escherichia coli


  Bacteria de la familia Enterobacteriaceae
• Escherichia coli


  • Bacilos cortos, Gram negativos, quimioheterótrofos, catalasa positiva, oxidasa negativa, anaerobios facultativos
  • La mayoría de las cepas fermentan la lactosa, aunque algunas son fermentadoras lentas de este azúcar
  • Forma parte de la microbiota del tracto gastrointestinal de animales homeotermos, como por ejemplo el ser humano
• Escherichia coli


  • Genoma bien caracterizado
  • Fermentaciones de alta densidad celular
  • Crecimiento rápido
  • Medios de cultivo baratos
  • Amplia gama de vectores de expresión disponibles
  • Amplia gama de herramientas sintéticas
• Escherichia coli es la opción más popular para la producción, especialmente en experimentos de prueba de concepto
• Producción de proteínas recombinantes en E. coli

  • Puede ser desde mg a gramos, tanto en matraces como en fermetadores a gran escala
  • E. coli es el sistema más extendido en Biotecnología para la expresión de proteínas recombinantes
  • Ofrece una alta tasa de éxito, un alto rendimiento en diversas condiciones de producción a diferencia de otros sistemas
• Medio de cultivo


  • Preparación sólida o líquida empleada para cultivar, transportar y almacenar microorganismos
  • Debe contener todos los nutrientes que el microorganismo necesita para multiplicarse, crecer
• Crecimiento bacteriano


  División de una bacteria en dos células hijas en un proceso llamado fisión binaria
• Nutrientes necesarios para microorganismos

  • Fuente de carbono
  • Fuente de nitrógeno
  • Fuente de fósforo
  • Fuente de azufre
  • Minerales
• La composición precisa de un medio satisfactorio dependerá de la especie que se desea cultivar, pues las necesidades nutricionales varían enormemente
• El conocimiento del hábitat normal del microorganismo suele ser útil para seleccionar un medio de cultivo apropiado, ya que sus necesidades nutricionales son un reflejo de su entorno natural
• Las bacterías tienen una gran diversidad metabólica por lo que existen también diversos medios de cultivo
• No podemos tener un medio de cultivo universal que englobe y cubra las necesidades de cada uno de los microorganismos existentes
• Componentes habituales de Medios de Cultivo

  • Agar
  • Extractos
  • Peptonas
  • Indicadores pH
  • Sistemas amortiguadores
  • Fluidos Corporales
  • Agentes Selectivos
• Clasificación de medios de cultivo por Estado Físico

  • Medio líquido
  • Medio sólido
  • Medio semisólido
• Medio semisólido


  Contiene 0.3 % de agente gelificante (agar)
• Medio sólido


  Contiene 1.5-2.5% de agente gelificante (agar)
• Tipos de medios de cultivo por Composición

  • Medios sintéticos
  • Medios complejos
• Medios sintéticos


  Medios químicamente definidos que llevan fuente de carbono, fuente de nitrógeno, sales que suplan iones, otros elementos como estimuladores del crecimiento, pero siempre a concentraciones conocidas
• Medios complejos


  Medios de composición indefinida que llevan ingredientes como extracto de levadura, peptona, infusión de cerebro, extracto de carne, etc. que contienen nutrientes en abundancia pero sin saber con exactitud la composición cualitativa ni cuantitativa de estos nutrientes
• Etapas del crecimiento bacteriano

  • Latencia
  • Exponencial
  • Estacionario
  • Muerte
• Métodos para cuantificación


  • Recuento microscópico directo
  • Cuantificación electrónica de números de celda
  • Conteo en placas
  • Estimación de la turbidez y correlación al número de bacterias
  • Determinación del contenido de nitrógeno
  • Determinación del peso seco de las células
  • Método de filtración
  • Método del número más probable (MPN)
• Conteo directo


  Se cuentan las colonias de forma directa y usando el microscopio, como el conteo de Petroff-hausser que usa una cámara de conteo con cuadrícula y volumen específicos
• Estimación de la turbidez


  • Manera práctica de monitorear el crecimiento bacteriano, a medida que las bacterias se multiplican en un medio líquido, el medio se vuelve turbio con las células
  • Se usa un espectrofotómetro que transmite un haz de luz a través de la suspensión bacteriana y mide la absorbancia, que aumenta con el número de bacterias
• Métodos de cuantificación en placas

  Permiten determinar el número de células que se multiplicarán bajo ciertas condiciones definidas, se usa comúnmente para estimar poblaciones bacterianas en leche, agua, alimentos y otros materiales
• Método de dilución aplicado a cuantificación en placas

  Se prepara una dilución, se realiza el plaqueo y a medida que se tiene una dilución mayor, se espera que el número de colonias en la placa sea menor.
• Efecto de la temperatura

  • Es el efecto que más influye en el crecimiento, cada bacteria requiere una cierta temperatura para su óptimo crecimiento, se clasifican en psicrófilas, mesófilas, termófilas e hipertermófilas
  • Si la bacteria no se encuentra en su temperatura requerida, su crecimiento se vuelve lento o se detiene y en caso de que el rango de temperatura sea muy distinto la bacteria muere; en altas temperaturas sus proteínas se desnaturalizan y en bajas temperaturas los fluidos internos de la célula se congelan y provocan la muerte
• Efecto de pH


  El pH es un factor importante que influye sobre el crecimiento de los microorganismos, algunas bacterias generalmente crecen a pH bajos (3.0), pero el rango óptimo de pH para las bacterias va de 6.0 hasta 8.5 y sólo pocas prefieren pH de 8.5 o mayor, conforme crecen, las bacterias pueden alterar el pH de un medio no amortiguado por los productos que generan durante su crecimiento
• La temperatura óptima para el crecimiento de Escherichia coli es de 37 °C.
• ¿Cómo calcular UFC/mL?


  (#UFC/factor de dilución 1 : n)(volumen plaqueado)
• ¿Cómo determino el número teórico de células?

  Absorbancia x (8 x 10 ^8)
• Para determinar el factor de dilución adecuado:

  1. Número teórico de células
  2. Factor de dilusión (El resultado no debe sobrepasar 500, en ese caso, ajustar)
  3. Multiplicar por 0.1 (Volumen agregado al plaqueo)
• La técnica de estriado tiene como objetivo principal el aislamiento de colonias
• Fase de latencia ocurre cuando las células son transferidas de un medio a otro. Es un periodo de adaptación y no hay división celular.
• Fase exponencial: Las células se dividen a máxima velocidad
• Fase estacionaria: Bacterias ya no encuentran nutrientes en el medio y se detiene el crecimiento en número máximo de bacterias.
• Fase de muerte: Bacterias degradan sus propios componentes llevándolas a la muerte.
• Instrumento que se utiliza para medir la densidad óptica

  1. Espectofotómetro
• Medición de cultivos de bacterias se realiza a 600 nm
• Para la densidad óptica por espectofotómetro: Existe una correlación directa entre la turbidez y el número de células
• Siembra por plaqueo para recuento de bacterias:

  1. Distingue entre células viables y no viables.
  2. Cajas petri en medio sólido.
  3. Incubo y realizo conteo visible