Las principales reacciones de la síntesis celular son reacciones
de polimerización, proceso por el cual los polímeros (macromoléculas)
se sintetizan a partir de monómeros: síntesis de DNA, RNA
y proteínas; que una vez sintetizadas se ensamblan formando las estructuras
celulares tales como la envuelta celular, flagelos, ribosomas, cuerpos de
inclusión, etc. En la mayor parte de los microorganismos este crecimiento
continúa hasta que las células se dividen en dos nuevas células.
El tiempo que requiere una célula para completar su ciclo es muy
variable y depende de factores nutricionales y genéticos. El intervalo
que transcurre en la formación de dos células a partir de
una célula se llama generación y el tiempo requerido para
esto es el tiempo de generación.
Cálculo del tiempo de generación
Tiempo de generación (G) es el tiempo requerido para que una célula
se divida o una población se duplique.
t
G = -----
n
Si partimos de N células (en microbiología los estudios
se realizan con poblaciones), a un tiempo determinado (Ta) tenemos un número
de células determinadas (Na). En la primera generación se
duplicará el número de células (2Na) y así sucesivamente
de tal manera que al cabo de un tiempo determinado Tb el número de
células determinadas será Nb (Nb = 2n Na) donde n es el número
de generaciones transcurridas desde Ta hasta Tb. En esta fórmula
(Nb = 2n Na) conocemos todos los parámetros excepto el número
n de generaciones transcurridas por lo que aplicando logaritmos será
posible calcularlo. Una vez obtenido el número de generaciones n
transcurridas en un tiempo t podremos calcular el tiempo de generación
G para ese microorganismo.
lg Nb - lg Na
n = ------------------------
lg 2
lg Nb / Na
n = ----------------
lg 2
Nb
n = 3,3 lg --------
Na
t
G = --------------------
3,3 lg Nb / Na
Es la representación gráfica del logaritmo del número
de células frente al tiempo. La curva teórica sería
una recta pues los microorganismos estarían creciendo constantemente
pero en la práctica la curva presenta distintas fases:
Hasta ahora se ha descrito el modelo de crecimiento de poblaciones bacterianas.
Estos estudios no permiten concluir nada sobre el tipo de crecimiento de
las distintas células ya que en la mayoría de los cultivos
bacterianos el tamaño celular está distribuido al azar. Para
obtener información sobre el tipo de crecimiento de las distintas
bacterias debe recurrirse a los cultivos sincrónicos, es decir, cultivos
en los que todos los individuos de una población están en
la misma etapa del ciclo celular. Esto se puede conseguir por diversas técnicas:
Inducción: cambios repetitivos de temperatura o suministrando
nutrientes.
Selección: filtración o centrifugación diferencial.
Una curva de crecimiento sincrónico es del siguiente tipo: el número
de células del cultivo permanece aproximadamente constante durante
el tiempo en el que las células recién formadas aumentan de
tamaño; luego, el número de células se duplica de manera
brusca.
Consiste en mantener la población microbiana en fase exponencial
de crecimiento. Se utiliza en fermentaciones industriales que requieren
actividad metabólica máxima. Los sistemas de cultivo contínuo
pueden hacerse funcionar como quimiostatos o como turbidostatos. En un quimiostato
la velocidad de flujo de entrada y salida de nutrientes se mantiene a un
valor determinado de tal manera que la velocidad de crecimiento del cultivo
queda ajustada a esa velocidad de flujo. En un turbidostato el sistema incluye
un dispositivo óptico que regula la turbidez controlando la velocidad
de flujo.
El cálculo del número de células que existen en
una suspensión se puede llevar a cabo mediante el recuento celular
(microscopía, número de colonias), masa celular (peso seco,
medida del nitrógeno celular, turbidimetría) o actividad celular
(grado de actividad bioquímica en relación al tamaño
de la población). Todos estos métodos se clasifican en dos
apartados: métodos directos y métodos indirectos.
No todos los microorganismos responden de la misma manera a los factores
ambientales, lo que para unos puede ser beneficioso para otros es perjudicial.
Temperatura
Es de los factores ambientales que más influye en el crecimiento
de los microorganismos. Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad
de las reacciones enzimáticas hasta una cierta temperatura a la cual
las proteínas, DNA y otras macromoléculas son sensibles y
se desnaturalizan. Cada microorganismo tiene una temperatura mínima,
óptima y máxima de crecimiento. La temperatura óptima
siempre está más cerca de la temperatura máxima que
de la mínima.