Un medio de cultivo consta de un gel o una solución que cuenta con los nutrientes necesarios para permitir, en condiciones favorables de pH y temperatura, el crecimiento de virus, microorganismos, células, tejidos vegetales o incluso pequeñas plantas. Según lo que se quiera hacer crecer, el medio requerirá unas u otras condiciones. Generalmente se presentan desecados en forma de polvo fino o granular antes de ser preparados; ya preparados pueden encontrarse en estado sólido, semisólido o líquido. El objetivo último del cultivo es variado: antibiograma, identificación, multiplicación.
Los virus, por ejemplo, son obligados parásitos intracelulares, por lo que necesitan un medio que contenga células vivas.
Una placa de agar -- un ejemplo de crecimiento medio bacteriano. Las líneas y los puntos naranjas son colonias bacterianas
Para que las bacterias crezcan adecuadamente en un medio de
cultivo artificial debe reunir una serie de condiciones como son: temperatura,
grado de humedad y presión de oxígeno adecuadas, así como un grado correcto de
acidez o alcalinidad. Un medio de cultivo debe contener los nutrientes y
factores de crecimiento necesarios y debe estar exento de todo microorganismo
contaminante.
La mayoría de las bacterias patógenas requieren nutrientes
complejos similares en composición a los líquidos orgánicos del cuerpo humano.
Por eso, la base de muchos medios de cultivo es una infusión de extractos de
carne y Peptona a la que se añadirán otros ingredientes.
CONDICIONES GENERALES PARA EL CULTIVO DE MICROORGANISMOS
El desarrollo adecuado de los microorganismos en un medio
de cultivo se ve afectado por una serie de factores de gran importancia y que,
en algunos casos, son ajenos por completo al propio medio.
1- disponibilidad de nutrientes adecuados
Un medio de cultivo adecuado para la investigación
microbiológica ha de contener, como mínimo, carbono, nitrógeno, azufre, fósforo
y sales inorgánicas. En muchos casos serán necesarias ciertas vitaminas y otras
sustancia inductoras del crecimiento. Siempre han de estar presentes las
sustancias adecuadas para ejercer de donantes o captadores de electrones para
las reacciones químicas que tengan lugar.
Todas estas sustancias se suministraban originalmente en
forma de infusiones de carne, extractos de carne o extractos de levadura. Sin
embargo, la preparación de estas sustancias para su aplicación a los medios de
cultivo provocaban la pérdida de los factores nutritivos lábiles.
Actualmente, la forma más extendida de aportar estas
sustancias a los medios es utilizar peptona que, además, representa una fuente
fácilmente asequible de nitrógeno y carbón ya que la mayoría de los
microorganismos, que no suelen utilizar directamente las proteínas naturales,
tienen capacidad de atacar los aminoácidos y otros compuestos más simples de
nitrógeno presentes en la peptona.
Ciertas bacterias tienen necesidades nutritivas específicas
por lo que se añade a muchos medios sustancias como suero, sangre, líquido
ascítico, etc. Igualmente pueden ser necesarios ciertos carbohidratos y sales
minerales como las de calcio, magnesio, manganeso, sodio o potasio y sustancias
promotoras del crecimiento, generalmente de naturaleza vitamínica.
Muy a menudo se añaden al medio de cultivo ciertos
colorantes, bien como indicadores de ciertas actividades metabólicas o bien por
sus capacidades de ejercer de inhibidores selectivos de ciertos
microorganismos.
Para que las bacterias crezcan adecuadamente en un medio de
cultivo artificial debe reunir una serie de condiciones como son: temperatura,
grado de humedad y presión de oxígeno adecuadas, así como un grado correcto de
acidez o alcalinidad. Un medio de cultivo debe contener los nutrientes y
factores de crecimiento necesarios y debe estar exento de todo microorganismo
contaminante.
La mayoría de las bacterias patógenas requieren nutrientes
complejos similares en composición a los líquidos orgánicos del cuerpo humano.
Por eso, la base de muchos medios de cultivo es una infusión de extractos de
carne y Peptona a la que se añadirán otros ingredientes.
El desarrollo adecuado de los microorganismos en un medio
de cultivo se ve afectado por una serie de factores de gran importancia y que,
en algunos casos, son ajenos por completo al propio medio.
1- disponibilidad de nutrientes adecuados
Un medio de cultivo adecuado para la investigación
microbiológica ha de contener, como mínimo, carbono, nitrógeno, azufre, fósforo
y sales inorgánicas. En muchos casos serán necesarias ciertas vitaminas y otras
sustancia inductoras del crecimiento. Siempre han de estar presentes las
sustancias adecuadas para ejercer de donantes o captadores de electrones para
las reacciones químicas que tengan lugar.
Todas estas sustancias se suministraban originalmente en
forma de infusiones de carne, extractos de carne o extractos de levadura. Sin
embargo, la preparación de estas sustancias para su aplicación a los medios de
cultivo provocaban la pérdida de los factores nutritivos lábiles.
Actualmente, la forma más extendida de aportar estas
sustancias a los medios es utilizar peptona que, además, representa una fuente
fácilmente asequible de nitrógeno y carbón ya que la mayoría de los
microorganismos, que no suelen utilizar directamente las proteínas naturales,
tienen capacidad de atacar los aminoácidos y otros compuestos más simples de
nitrógeno presentes en la peptona.
Ciertas bacterias tienen necesidades nutritivas específicas
por lo que se añade a muchos medios sustancias como suero, sangre, líquido
ascítico, etc. Igualmente pueden ser necesarios ciertos carbohidratos y sales
minerales como las de calcio, magnesio, manganeso, sodio o potasio y sustancias
promotoras del crecimiento, generalmente de naturaleza vitamínica.
Muy a menudo se añaden al medio de cultivo ciertos
colorantes, bien como indicadores de ciertas actividades metabólicas o bien por
sus capacidades de ejercer de inhibidores selectivos de ciertos
microorganismos.
PRACTICAS BACTEREOLOGIANAS Y NUTRIENTES
2- consistencia adecuada del medio
Partiendo de un medio líquido podemos modificar su
consistencia añadiendo productos como albúmina, gelatina o agar, con lo que
obtendríamos medios en estado semisólido o sólido.
Los medios solidificados con gelatina tienen el gran
inconveniente de que muchos microorganismos no se desarrollan adecuadamente a
temperaturas inferiores al punto de fusión de este solidificante y de que otros
tienen la capacidad de licuarla.
Actualmente los medios sólidos son de uso universal, por su
versatilidad y comodidad, pero hay también gran cantidad de medios líquidos cuyo
uso está ampliamente extendido en el laboratorio.
3- presencia (o ausencia) de oxígeno y otros gases
Gran cantidad de bacterias pueden crecer en una atmósfera
con tensión de oxígeno normal. Algunas pueden obtener el oxígeno directamente de
variados sustratos. Pero los microorganismos anaerobios estrictos sólo se
desarrollarán adecuadamente en una atmósfera sin oxígeno ambiental. En un punto
intermedio, los microorganismos microaerófilos crecen mejor en condiciones
atmosféricas parcialmente anaerobias (tensión de oxígeno muy reducida), mientras
los anaerobios facultativos tienen un metabolismo capaz de adaptarse a
cualquiera de las citadas condiciones.CULTIVO
4- condiciones adecuadas de humedad
Un nivel mínimo de humedad, tanto en el medio como en la
atmósfera, es imprescindible para un buen desarrollo de las células vegetativas
microbianas en los cultivos. Hay que prever el mantenimiento de estas
condiciones mínimas en las estufas de cultivo a 35-37ºC proporcionando una
fuente adecuada de agua que mantenga la humedad necesaria para el crecimiento de
los cultivos y evitar así que se deseque el medio.
5- Luz ambiental
La mayoría de los microorganismos crecen mucho mejor en la
oscuridad que en presencia de luz solar. Hay excepciones evidentes como sería el
caso de los microorganismos fotosintéticos.
6-El pH en el Cultivo
La concentración de iones hidrógeno es muy importante para
el crecimiento de los microorganismos. La mayoría de ellos se desarrollan mejor
en medios con un pH neutro, aunque los hay que requieren medios más o menos
ácidos. No se debe olvidar que la presencia de ácidos o bases en cantidades que
no impiden el crecimiento bacteriano pueden sin embargo inhibirlo o incluso
alterar sus procesos metabólicos normales.
7- Temperatura
Los microorganismos mesófilos crecen de forma óptima a
temperaturas entre 15 y 43ºC. Otros como los psicrófilos crecen a 0ºC y los
temófilos a 80ºC o incluso a temperaturas superiores (hipertemófilos). En líneas
generales, los patógenos humanos crecen en rangos de temperatura mucho más
cortos, alrededor de 37ºC, y los saprofítos tienen rangos más amplios.
8- Esterilidad del medio
Todos los medios de cultivo han de estar perfectamente
estériles para evitar la aparición de formas de vida que puedan alterar,
enmascarar o incluso impedir el crecimiento microbiano normal del o de los
especimenes inoculados en dichos medios. El sistema clásico para esterilizar los
medios de cultivo es el autoclave (que utiliza vapor de agua a presión como
agente esterilizante).
LA EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE CULTIVO
Podemos decir que la microbiología empieza su verdadero
desarrollo como ciencia en el momento en que se descubre el microscopio y
comienza la observación de los primeros microorganismos, pero es indudable que
la puesta a punto de los medios de cultivo y la utilización del agar como
solidificante, marcan dos importantes puntos de inflexión en su evolución.
La primera noticia de la utilización de medios de cultivo
nos llega del micólogo Brefeld, que consiguió aislar y cultivar esporas de
hongos en medios sólidos realizados a base de gelatina.
Sin embargo este sistema no era adecuado para las bacterias
(por su menor tamaño) y no fue hasta el año 1878 cuando Lister popularizó un
método enfocado al cultivo puro basado en diluciones seriadas en un medio
líquido.
Koch realizó sus
investigaciones utilizando en un primer momento rodajas de patata como soporte
nutritivo sólido, pero no tardó en recurrir al caldo de carne líquido, diseñado
por Loeffler, al que, en 1881, añadió gelatina, logrando un medio sólido
transparente ideal para la observación de la morfología macroscópica de las
colonias microbianas.
En el año 1882 tiene lugar uno de los grandes avances de la
microbiología en relación con los medios de cultivo: el médico alemán Walter
Hesse introduce el agar-agar (polisacárido extraído de algas rojas) como
solidificante.
En 1887 un ayudante de Koch llamado Petri, comienza a
utilizar placas de cristal planas, que se llaman desde entonces placas de Petri,
para sustituir a las clásicas bandejas de vidrio cubiertas con campanas que se
usaban hasta entonces.
Beijerinck y Winogradsky, que desde de 1888 realizaron sus
investigaciones sobre las bacterias quimioautótrofas (utilización de nitrógeno y
azufre sobre todo) tuvieron gran importancia en el desarrollo de los medios
selectivos y de enriquecimiento. Diseñaron este tipo de medios de tal forma que
su especial composición química favorecía el crecimiento de ciertos tipos de
microorganismos que, en función de sus procesos metabólicos, eran los únicos
capaces de utilizar para su desarrollo ciertos nutrientes del medio.
En 1892 Würtz impulsó el uso de los medios diferenciales,
incorporando indicadores de pH a la composición de ciertos medios con lo cual se
podía observar la producción de ácidos en la fermentación en ciertos
microorganismos.
TIPOS DE MEDIO DE CULTIVO
Atendiendo a su estado físico:
SEGÚN SU ESTADO FÍSICO (CONSISTENCIA).1) Medios líquidos: Son los que se presentan en este estado, denominándose por esta razón caldos. El medio líquido más utilizado es el llamado caldo nutritivo, compuesto principalmente de extracto de carne, peptona y agua. Se utiliza fundamentalmente cuando se pretende la obtención de una suspensión bacteriana de una determinada concentración.
2) Medios sólidos: Se preparan a partir de los medios líquidos,
agregándoles un agente gelificante. Los más utilizados son la gelatina y el
agar. Gelatina: Es una proteína animal obtenida de los huesos. Tiene el
inconveniente de que es hidrolizada por muchas bacterias, y además su uso está
muy limitado porque su punto de fusión es bajo (licúa a temperatura ambiente)
razón por la que no puede utilizarse para cultivos a 37ºC, que es la tempera
óptima de crecimiento para muchos microorganismos. Agar-agar:Es un polímero de
azúcares obtenido de algas marinas. Se trata de una molécula insoluble enagua
pero soluble en agua caliente; una solución al 1,5% p/v forma un gel firme entre
32 y 39ºC y nose funde por debajo de 85ºC. Funde a 90ºC y solidifica una vez
fundido alrededor de los 45ºC. Tiene el inconveniente de que introduce
compuestos orgánicos indefinidos que pueden falsear los resultados de las
necesidades nutritivas de un microorganismo.
3) Medios semisólidos: Se preparan a partir de los medios líquidos, agregando a éstos un agente solidificante en una proporción menor que para preparar medios sólidos. Uno de sus usos es la investigación de la movilidad de las bacterias
TIPOS DE MEDIO DE CULTIVO
Atendiendo a su utilidad practica
Medios para aislamientos primarios:
°Para usos generales: no selectivos, para cultivo de una amplia
variedad de organismos difíciles de hacer crecer. A menudo están enriquecidos
con materiales como: sangre, suero, Hemoglobina, FX, FV, glutamina, u otros
factores accesorios para el crecimiento de las bacterias (Agar Sangre,
Schaeadler, etc)
°selectivos: (pueden ser de moderada o de alta selectividad) se
añaden sustancias que inhiban el crecimiento de ciertos grupos de bacterias,
permitiendo a la vez el crecimiento de otras. Variando las sustancia añadidas,
se varía el tipo y grado de selectividad (Mac Conkey,
Kanamicina-Vancomicina)
°enriquecidos: ralentizan/suprimen el crecimiento de la flora
competitiva normal potenciando el cultivo y crecimiento deseado (Selenito, medio
con Vitamina K).
°Para aislamientos especializados: formulaciones nutritivas
especiales que satisfacen requerimientos de grupos específicos de bacterias,
ayudando a su identificación (Lowenstein).
Diferenciales: formulaciones especiales en las que se estudian
las peculiaridades fisiológicas (nutrición y respiración sobre todo) específicas
de las bacterias. Seleccionando los medios adecuados se puede llegar a la
identificación de casi cualquier bacteria (Oxidación-Fermentación).
GLOSARIO:
Virus: En biología, un virus es un agente infeccioso microscópico que sólo puede multiplicarse dentro de las células de otros organismos.
Celulas: La célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.
Antibiograma: El antibiograma es la prueba microbiológica que se realiza para determinar la susceptibilidad (sensibilidad o resistencia) de una bacteria a un grupo de antibióticos. Las técnicas de antibiograma son las utilizadas en el laboratorio de microbiología para estudiar la actividad de los antimicrobianos frente a los microorganismos responsables de las infecciones.
Parasitos: El parasitismo es una interacción biológica entre organismos de diferentes especies animales , en la que una de las especies (el "huésped") ve disminuida su aptitud biológica, en esta relación no se da el caso de que el hospedador salga beneficiado
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