Medio de crecimiento

Sólido, líquido o gel utilizado para cultivar microorganismos o células.

Un medio de crecimiento o medio de cultivo es un sólido, líquido o semisólido diseñado para sustentar el crecimiento de una población de microorganismos o células a través del proceso de proliferación celular ^[1] o plantas pequeñas como el musgo Physcomitrella patens . ^[2] Se utilizan diferentes tipos de medios para cultivar diferentes tipos de células. ^[3]

Los dos tipos principales de medios de crecimiento son los utilizados para el cultivo celular , que utilizan tipos de células específicos derivados de plantas o animales, y los utilizados para el cultivo microbiológico , que se utilizan para el crecimiento de microorganismos como bacterias u hongos . Los medios de crecimiento más comunes para microorganismos son caldos nutritivos y placas de agar ; a veces se requieren medios especializados para el crecimiento de microorganismos y cultivos celulares. ^[1] Algunos organismos, denominados organismos fastidiosos , requieren entornos especializados debido a los complejos requisitos nutricionales. Los virus , por ejemplo, son parásitos intracelulares obligados y requieren un medio de crecimiento que contenga células vivas.

Tipos

Los medios de cultivo más comunes para microorganismos son los caldos nutritivos (medio nutritivo líquido) o el medio de caldo de lisogenia . Los medios líquidos a menudo se mezclan con agar y se vierten a través de un dispensador de medios estériles en placas de Petri para solidificar. Estas placas de agar proporcionan un medio sólido en el que se pueden cultivar microbios. Permanecen sólidos, ya que muy pocas bacterias pueden descomponer el agar (la excepción son algunas especies de los géneros: Cytophaga , Flavobacterium , Bacillus , Pseudomonas y Alcaligenes ). Las bacterias cultivadas en cultivos líquidos a menudo forman suspensiones coloidales . ^[4]^[5]

La diferencia entre los medios de cultivo utilizados para el cultivo celular y los utilizados para el cultivo microbiológico es que las células derivadas de organismos completos y cultivadas en cultivo a menudo no pueden crecer sin la adición de, por ejemplo, hormonas o factores de crecimiento que normalmente ocurren in vivo . ^[6] En el caso de las células animales, esta dificultad se aborda a menudo añadiendo suero sanguíneo o un sustituto sintético del suero al medio. En el caso de los microorganismos, no existen tales limitaciones, ya que a menudo son organismos unicelulares . Otra diferencia importante es que las células animales en cultivo a menudo se cultivan en una superficie plana a la que se adhieren, y el medio se proporciona en forma líquida, que cubre las células. Por el contrario, las bacterias como Escherichia coli pueden cultivarse en medios sólidos o líquidos.

Una distinción importante entre los tipos de medios de crecimiento es la de los medios químicamente definidos y los no definidos. ^[1] Un medio definido tendrá cantidades conocidas de todos los ingredientes. Para los microorganismos, consisten en proporcionar oligoelementos y vitaminas que requiere el microbio y, especialmente, fuentes definidas de carbono y nitrógeno . La glucosa o el glicerol se utilizan a menudo como fuentes de carbono, y las sales de amonio o los nitratos como fuentes de nitrógeno inorgánico . Un medio no definido tiene algunos ingredientes complejos, como el extracto de levadura o el hidrolizado de caseína, que consisten en una mezcla de muchas especies químicas en proporciones desconocidas. Los medios no definidos a veces se eligen en función del precio y, a veces, por necesidad: algunos microorganismos nunca se han cultivado en medios definidos.

Un buen ejemplo de un medio de crecimiento es el mosto que se utiliza para elaborar cerveza . El mosto contiene todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de la levadura y, en condiciones anaeróbicas, se produce alcohol. Cuando se completa el proceso de fermentación , la combinación de medio y microbios latentes, ahora cerveza, está lista para el consumo. Los tipos principales son

medios de cultivo
medios mínimos
medios selectivos
medios diferenciales
medios de transporte
medio indicador

Medios de cultivo

Los medios de cultivo contienen todos los elementos que la mayoría de las bacterias necesitan para su crecimiento y no son selectivos, por lo que se utilizan para el cultivo general y el mantenimiento de bacterias mantenidas en colecciones de cultivos de laboratorio.

Un medio indefinido (también conocido como medio basal o complejo) contiene:

una fuente de carbono como la glucosa
agua
Varias sales
una fuente de aminoácidos y nitrógeno (por ejemplo, carne de res, extracto de levadura)

Este es un medio indefinido porque la fuente de aminoácidos contiene una variedad de compuestos; se desconoce la composición exacta.

Un medio definido (también conocido como medio químicamente definido o medio sintético) es un medio en el que

Todos los productos químicos utilizados son conocidos.
No hay levadura, tejido animal o vegetal presente

Ejemplos de medios nutritivos:

Medios mínimos

Un medio definido que tiene los ingredientes suficientes para sustentar el crecimiento se denomina "medio mínimo". La cantidad de ingredientes que se deben agregar a un medio mínimo varía enormemente según el microorganismo que se esté cultivando. ^[7] Los medios mínimos son aquellos que contienen los nutrientes mínimos posibles para el crecimiento de la colonia, generalmente sin la presencia de aminoácidos, y suelen ser utilizados por microbiólogos y genetistas para cultivar microorganismos "de tipo salvaje". Los medios mínimos también se pueden utilizar para seleccionar a favor o en contra de recombinantes o exconjugantes .

El medio mínimo normalmente contiene:

una fuente de carbono, que puede ser un azúcar como la glucosa, o una fuente menos rica en energía como el succinato
Varias sales, que pueden variar entre las especies de bacterias y las condiciones de crecimiento; estas generalmente proporcionan elementos esenciales como magnesio , nitrógeno , fósforo y azufre para permitir que las bacterias sinteticen proteínas y ácidos nucleicos.
agua

Los medios mínimos suplementarios son medios mínimos que también contienen un único agente seleccionado, generalmente un aminoácido o un azúcar. Esta suplementación permite el cultivo de líneas específicas de recombinantes auxotróficos .

Medios selectivos

Los medios selectivos se utilizan para el crecimiento de microorganismos seleccionados. Por ejemplo, si un microorganismo es resistente a un determinado antibiótico , como la ampicilina o la tetraciclina , se puede añadir ese antibiótico al medio para evitar que crezcan otras células que no poseen la resistencia. Antes de la aparición de la genómica, los genetistas solían utilizar medios que carecían de un aminoácido como la prolina junto con la incapacidad de E. coli para sintetizarlo para mapear los cromosomas bacterianos.

Los medios de crecimiento selectivos también se utilizan en cultivos celulares para asegurar la supervivencia o proliferación de células con determinadas propiedades, como la resistencia a antibióticos o la capacidad de sintetizar un determinado metabolito . Normalmente, la presencia de un gen específico o un alelo de un gen confiere a la célula la capacidad de crecer en el medio selectivo. En tales casos, el gen se denomina marcador .

Los medios de cultivo selectivos para células eucariotas suelen contener neomicina para seleccionar células que han sido transfectadas con éxito con un plásmido que porta el gen de resistencia a la neomicina como marcador. El ganciclovir es una excepción a la regla, ya que se utiliza para matar específicamente las células que portan su marcador respectivo, la timidina quinasa del virus del herpes simple .

Cuatro tipos de placas de agar que demuestran un crecimiento diferencial según el metabolismo bacteriano

Ejemplos de medios selectivos:

El azul de metileno eosina contiene colorantes tóxicos para las bacterias grampositivas. Es el medio selectivo y diferencial para los coliformes.
El YM ( agar extracto de levadura ) tiene un pH bajo , lo que impide el crecimiento bacteriano.
MEA ( agar extracto de malta ) tiene un pH bajo , lo que impide el crecimiento bacteriano.
El agar MacConkey es para bacterias gramnegativas .
El agar entérico Hektoen es selectivo para bacterias gramnegativas.
El medio selectivo HIS es un tipo de medio de cultivo celular que carece del aminoácido histidina.
El agar sal manitol es selectivo para bacterias grampositivas y diferencial para manitol.
El desoxicolato de xilosa lisina es selectivo para bacterias Gram-negativas.
El agar de extracto de levadura de carbón tamponado es selectivo para ciertas bacterias gramnegativas, especialmente Legionella pneumophila .
El agar Baird-Parker es para estafilococos grampositivos .
El agar Sabouraud es selectivo para ciertos hongos debido a su bajo pH (5,6) y alta concentración de glucosa (3-4%).
El agar diclorán-rosa de Bengala-cloranfenicol (DRBC) es un medio selectivo para el recuento de mohos y levaduras en alimentos. El diclorán y el rosa de Bengala restringen el crecimiento de colonias de mohos, lo que evita el crecimiento excesivo de especies exuberantes y facilita el recuento preciso de colonias. ^[8]
El medio MMN (Melin-Norkrans modificado) y el medio BAF se utilizan para hongos ectomicorrízicos . ^[9]^[10]
El agar de ácido nalidíxico de Columbia (CNA) contiene antibióticos (ácido nalidíxico y colistina) que inhiben los organismos gramnegativos, lo que ayuda al aislamiento selectivo de bacterias grampositivas . ^[11]

Medios diferenciales

Los medios diferenciales o indicadores distinguen un tipo de microorganismo de otro que crece en el mismo medio. ^[12] Este tipo de medio utiliza las características bioquímicas de un microorganismo que crece en presencia de nutrientes o indicadores específicos (como rojo neutro , rojo fenol , eosina y o azul de metileno ) añadidos al medio para indicar visiblemente las características definitorias de un microorganismo. Estos medios se utilizan para la detección de microorganismos y por biólogos moleculares para detectar cepas recombinantes de bacterias.

Ejemplos de medios diferenciales:

El agar sangre (utilizado en pruebas de estreptococos ) contiene sangre de corazón bovino que se vuelve transparente en presencia de organismos β-hemolíticos como Streptococcus pyogenes y Staphylococcus aureus .
El azul de metileno eosina es diferencial para la fermentación de la lactosa.
El medio Granada es selectivo y diferencial para Streptococcus agalactiae (estreptococo del grupo B) que crece como colonias rojas distintivas en este medio.
El agar MacConkey es diferencial para la fermentación de lactosa.
El agar sal manitol es diferencial para la fermentación del manitol.
Las placas X-gal son diferenciales para los mutantes del operón lac .

Medios de transporte

Los medios de transporte deben cumplir estos criterios:

Almacenamiento temporal de muestras que se transportan al laboratorio para su cultivo.
Mantener la viabilidad de todos los organismos en la muestra sin alterar su concentración.
Contiene solo tampones y sal.
Falta de carbono, nitrógeno y factores de crecimiento orgánicos que impiden la multiplicación microbiana.
Los medios de transporte utilizados en el aislamiento de anaerobios deben estar libres de oxígeno molecular.

Ejemplos de medios de transporte:

El caldo tioglicolato es para anaerobios estrictos .
El medio de transporte Stuart ^[13]^[14] es un gel de agar blando sin nutrientes que contiene un agente reductor para prevenir la oxidación y carbón para neutralizar.
Se utilizan ciertos inhibidores bacterianos para los gonococos y solución salina tamponada con glicerol para los bacilos entéricos.
El medio Venkataraman Ramakrishna (VR) se utiliza para V. cholerae .

Medios enriquecidos

Los medios enriquecidos contienen los nutrientes necesarios para favorecer el crecimiento de una amplia variedad de organismos, incluidos algunos de los más exigentes. Se utilizan habitualmente para recolectar tantos tipos diferentes de microbios como estén presentes en la muestra. El agar sangre es un medio enriquecido en el que la sangre entera, rica en nutrientes, complementa los nutrientes básicos. El agar chocolate se enriquece con sangre tratada térmicamente (40–45 °C o 104–113 °F), que se vuelve marrón y le da al medio el color que le da su nombre. ^[15]

Relevancia fisiológica

La elección del medio de cultivo puede afectar la relevancia fisiológica de los hallazgos de los experimentos de cultivo de tejidos , especialmente para estudios metabólicos. ^[16] Además, se ha demostrado que la dependencia de una línea celular de un gen metabólico se ve afectada por el tipo de medio. ^[17] Al realizar un estudio que involucra varias líneas celulares, utilizar un medio de cultivo uniforme para todas las líneas celulares puede reducir el sesgo en los conjuntos de datos generados. El uso de un medio de crecimiento que represente mejor los niveles fisiológicos de nutrientes puede mejorar la relevancia fisiológica de los estudios in vitro y recientemente se desarrollaron tipos de medios como Plasmax ^[18] y el medio similar al plasma humano (HPLM), ^[19] .

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

"Los requerimientos nutricionales de las células"

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