Principi generali della crescita microbica

Come è possibile studiare i microrganismi?

Schema generale di crescita batterica per scissione binaria

Vale per tutti i microrganismi?

Escherichia coli


Saccharomyces cerevisiae

Neurospora crassa

Aspergillus niger


Metodi diretti per la determinazione della crescita microbica:

1. Conta diretta al microscopio

Camera di Bürker, Thoma

Brock – Biologia dei Microrganismi Madigan, Martinko, Stahl, Clark – Casa Editrice PEARSON

Camera di Bürker, Thoma


- conta totale (a meno che non si applichi particolare colorazione)

- non applicabile a tutti i tipi cellulari

- non molto rapida, a meno che non si usino sistemi automatizzati



2. Conta al coulter counter

Calcolo del n di cell e dei volumi

Non utilizzabile con funghi filamentosi



2. Conta al coulter counter

3. Conta vitale (o conta su piastra) - UFC

- Risultato dipende da terreno, condizioni di crescita, tempo di incubazione

- difficile con microrganismi che non si conoscono affatto

- difficile con microrganismi filamentosi

Metodi indiretti per la determinazione della crescita microbica:

1. Turbidimetria

1. Turbidimetria

Dipendente dal tipo cellulare e dalla fase di crescita

Non utilizzabile con funghi filamentosi

Metodo estremamente rapido e forse il più diffuso

1. Turbidimetria


1. Turbidimetria

2. Peso secco - tecnica maggiormente utilizzata in microbiologia industriale

- permette confronti attendibili

- metodo per misurare la crescita anche dei funghi filamentosi


1. Turbidimetria

2. Peso secco

3. Produzione di un metabolita/ scomparsa di un substrato

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50

ore

glu

co

sio

(g

/l)

0

2

4

6

8

10

12

eta

no

lo (

g/l

)

- Misurazioni molto importanti per valutazioni di produzione

- Stima solo qualitativa, che mostra più attività biologica che non necessariamente crescita

VIV

E/

ml

Rappresentazione grafica della crescita microbica:

Descrizione matematica della crescita microbica:

Tempo di generazione:tempo necessario ad una popolazione microbica (o ad unasingola cellula) per duplicarsi

Da cosa dipende?

Che rappresentazione grafica ne consegue?

Calcolo della velocità di crescita (ovvero n generazioni nel t):

N = N02n descrive aumento esponenziale delle cellule

LogN = LogN0 + nLog2

n = (LogN - LogN0)/Log2 = (LogN – LogN0)/0,301

= 3,3 (LogN - LogN0)

v = n/t

tg = t/n ovvero v = 1/tg

Esempio: tempo di generazione

N0=6000 cellule

N= 38 000 000 cellule

n= 7,5798-3,7782/0,301=12,6 generazioni

Supponendo che il tempo intercorso fra N0 e N sia di

300 min,

il tempo di generazione (g)= t/n= 300/12,6=23,8 min

Crescita bilanciata:

Si realizza quando l’incremento di biomassa è accompagnato da

incremento comparabile di tutte le altre grandezze, componenti

del sistema (proteine, DNA, RNA, acqua intracellulare) le

colture che sostengono una crescita bilanciata mantengono una

composizione chimica costante

In realtà, solo in queste condizioni la v di incremento di uno

qualsiasi di componenti di una popolazione è uguale ed è quindi

sufficiente per determinare la velocità di crescita

Durante la crescita esponenziale bilanciata si registra la massima

velocità di crescita (anche detta velocità di crescita specifica) di

quel microrganismo in quella condizione colturale

Velocità di crescita durante le fasi di una curva di crescita:

· nella fase lag la velocità è circa 0· nella fase log aumenta rapidamente raggiungendo il valore massimo· nella fase stazionaria torna nuovamente a 0 essendo in equilibrio con la velocità di mortalità· nella fase di declino la velocità di mortalità è maggiore di quella di crescita

N= n cell vive/mL

Crescita diauxica:

Crescita diauxica:

Es: Saccharomyces cerevisiae in crescita aerobica in terreno contenente glucosio ad elevata concentrazione come principale fonti di Carbonio

Crescita bilanciata: può essere paragonata ad una reazione

chimica autocatalitica di I ordine

v = k (componente scelto)k: costante di crescita, con dimensioni t-1

d (componente scelto)/dt = k (componente scelto)

in crescita bilanciata è vero che

integro e risolvo

ln(comp)2 – ln(comp)1 = k (t2-t1)

k= ln(comp)2 – ln(comp)1 /(t2-t1)

quindi

k= 2,3 (Log(comp)2 – Log(comp)1 )/(t2-t1)

In logaritmi decimali:

k= ln2/g = 0.693/g

g=0,693/k

Il tempo di generazione g = t2-t1 quando (comp)2=2(comp)1

Sostituisco in k= ln(comp)2 – ln(comp)1 /(t2-t1)

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