Un cultivo microbiológico , o cultivo microbiano , es un método para multiplicar organismos microbianos permitiéndoles reproducirse en un medio de cultivo predeterminado bajo condiciones controladas de laboratorio. Los cultivos microbianos son métodos de diagnóstico básicos y fundamentales que se utilizan como herramientas de investigación en biología molecular .
El término cultivo también puede referirse a los microorganismos que se cultivan.
Los cultivos microbianos se utilizan para determinar el tipo de organismo, su abundancia en la muestra que se analiza o ambas cosas. Es uno de los principales métodos de diagnóstico de la microbiología y se utiliza como herramienta para determinar la causa de una enfermedad infecciosa al permitir que el agente se multiplique en un medio predeterminado. Por ejemplo, un cultivo de garganta se toma raspando el revestimiento de tejido en la parte posterior de la garganta y secando la muestra en un medio para poder detectar microorganismos dañinos, como Streptococcus pyogenes , el agente causante de la faringitis estreptocócica. [1] Además, el término cultivo se usa más generalmente de manera informal para referirse al "cultivo selectivo" de un tipo específico de microorganismo en el laboratorio.
A menudo es esencial aislar un cultivo puro de microorganismos. Un cultivo puro (o axénico ) es una población de células u organismos multicelulares que crecen en ausencia de otras especies o tipos. Un cultivo puro puede originarse a partir de una sola célula o de un solo organismo, en cuyo caso las células son clones genéticos entre sí. Para gelificar el cultivo microbiano se utiliza el medio de gel de agarosa ( agar ). El agar es una sustancia gelatinosa derivada de las algas . Un sustituto barato del agar es la goma guar , que puede utilizarse para el aislamiento y mantenimiento de termófilos .
El primer medio de cultivo fue el medio líquido, diseñado por Louis Pasteur en 1860. [2] Se utilizó en el laboratorio hasta que Robert Koch desarrolló los medios sólidos en 1881. [3] El método de Koch de usar una placa plana para sus medios sólidos fue reemplazado por la caja redonda de Julius Richard Petri en 1887. [2] Desde estos inventos fundamentales, ha evolucionado una amplia gama de medios y métodos para ayudar a los científicos a cultivar, identificar y purificar cultivos de microorganismos.
El cultivo de procariotas generalmente involucra bacterias, ya que las arqueas son difíciles de cultivar en un laboratorio. [4] Para obtener un cultivo procariótico puro, se debe comenzar el cultivo a partir de una sola célula o una sola colonia del organismo. [5] Dado que una colonia procariótica es la descendencia asexual de una sola célula, todas las células son genéticamente idénticas y darán como resultado un cultivo puro.
Los cultivos de virus y fagos requieren células huésped en las que el virus o el fago se multipliquen. En el caso de los bacteriófagos, los cultivos se cultivan infectando células bacterianas. Luego se puede aislar el fago de las placas resultantes en un césped de bacterias en un plato. Los cultivos virales se obtienen de sus células huésped eucariotas apropiadas. El método de la placa en raya es una forma de separar físicamente la población microbiana y se realiza esparciendo el inoculado hacia adelante y hacia atrás con un asa de inoculación sobre la placa de agar sólido. Tras la incubación , surgirán colonias y se habrán aislado células individuales de la biomasa . Una vez que un microorganismo ha sido aislado en cultivo puro, es necesario preservarlo en un estado viable para su posterior estudio y uso en cultivos llamados cultivos madre. Estas culturas deben mantenerse de manera que no se pierdan sus características biológicas, inmunológicas y culturales.
Los cultivos de células eucariotas proporcionan un entorno controlado para estudiar organismos eucariotas . Los eucariotas unicelulares, como levaduras, algas y protozoos, pueden cultivarse de forma similar a los cultivos procarióticos. Lo mismo ocurre con los eucariotas microscópicos multicelulares, como C. elegans .
Aunque los organismos eucariotas macroscópicos son demasiado grandes para cultivarlos en un laboratorio, se pueden cultivar células extraídas de estos organismos. Esto permite a los investigadores estudiar partes y procesos específicos de un eucariota macroscópico in vitro .
Un método de cultivo microbiológico es el cultivo líquido, en el que los organismos deseados se suspenden en un medio nutritivo líquido, como el caldo Luria , en un matraz vertical. Esto permite a un científico cultivar grandes cantidades de bacterias u otros microorganismos para una variedad de aplicaciones posteriores.
Los cultivos líquidos son ideales para la preparación de un ensayo antimicrobiano en el que el caldo líquido se inocula con bacterias y se deja crecer durante la noche (se puede utilizar una "agitadora" para mezclar mecánicamente el caldo y fomentar un crecimiento uniforme). Posteriormente, se toman alícuotas de la muestra para comprobar la actividad antimicrobiana de un fármaco o proteína específica ( péptidos antimicrobianos ).
Como alternativa se pueden utilizar cultivos líquidos estáticos. Estos cultivos no se agitan y proporcionan a los microbios un gradiente de oxígeno. [6]
Los cultivos microbiológicos se pueden cultivar en placas de Petri de diferentes tamaños que tienen una fina capa de medio de crecimiento a base de agar. Una vez que el medio de crecimiento en la placa de Petri se inocula con las bacterias deseadas, las placas se incuban a la temperatura óptima para el crecimiento de las bacterias seleccionadas (por ejemplo, generalmente a 37 grados Celsius, o la temperatura del cuerpo humano , para cultivos de humanos). o animales, o inferior para cultivos ambientales). Una vez alcanzado el nivel de crecimiento deseado, las placas de agar se pueden almacenar boca abajo en el refrigerador durante un período prolongado para conservar las bacterias para experimentos futuros.
Hay una variedad de aditivos que se pueden agregar al agar antes de verterlo en un plato y dejarlo solidificar. Algunos tipos de bacterias sólo pueden crecer en presencia de ciertos aditivos. Esto también se puede utilizar para crear cepas de bacterias diseñadas que contengan un gen de resistencia a los antibióticos . Cuando se añade el antibiótico seleccionado al agar, sólo podrán crecer las células bacterianas que contengan el inserto del gen que confiere resistencia. Esto permite al investigador seleccionar sólo las colonias que se transformaron con éxito.
La versión miniaturizada de placas de agar implementadas en formatos de tira reactiva, por ejemplo, Dip Slide, Digital Dipstick [7], muestra potencial para usarse en el punto de atención con fines de diagnóstico . Tienen ventajas sobre las placas de agar porque son rentables y su funcionamiento no requiere experiencia ni entorno de laboratorio, lo que permite su uso en el punto de atención.
Los medios selectivos y diferenciales revelan características de los microorganismos que se cultivan en ellos. Este tipo de medios puede ser selectivo, diferencial o tanto selectivo como diferencial. Cultivar un cultivo en múltiples tipos de medios selectivos y diferenciales puede purificar cultivos mixtos y revelar a los científicos las características necesarias para identificar cultivos desconocidos.
Los medios selectivos se utilizan para distinguir organismos permitiendo que un tipo específico de organismo crezca en él mientras inhibe el crecimiento de otros. Por ejemplo, se puede usar azul de metileno y eosina (EMB) para seleccionar bacterias Gram-positivas, la mayoría de las cuales han impedido el crecimiento en EMB, y seleccionar bacterias Gram-negativas, cuyo crecimiento no está inhibido en EMB. [8]
Los científicos utilizan medios diferenciales cuando cultivan microorganismos para revelar ciertas características bioquímicas de los organismos. Estos rasgos revelados pueden luego compararse con atributos de microorganismos conocidos en un esfuerzo por identificar culturas desconocidas. Un ejemplo de esto es el agar MacConkey (MAC), que revela bacterias fermentadoras de lactosa a través de un indicador de pH que cambia de color cuando se producen ácidos a partir de la fermentación. [9]
En los paneles multiobjetivo, las bacterias aisladas de una colonia previamente cultivada se distribuyen en cada pocillo, cada uno de los cuales contiene medio de crecimiento, así como los ingredientes para una prueba bioquímica, que cambiará la absorbancia del pocillo dependiendo de la propiedad bacteriana del objetivo probado. . El panel se incubará en una máquina, que posteriormente analiza cada pocillo con un método basado en luz como colorimetría, turbidimetría o fluorometría. [10] Los resultados combinados se compararán automáticamente con una base de datos de resultados conocidos para varias especies bacterianas, con el fin de generar un diagnóstico de qué especies bacterianas están presentes en el panel actual. Simultáneamente, realiza pruebas de sensibilidad a los antibióticos .
Los cultivos Stab son similares a las placas de agar, pero se forman con agar sólido en un tubo de ensayo. Las bacterias se introducen mediante una aguja de inoculación o la punta de una pipeta que se introduce en el centro del agar. Las bacterias crecen en el área perforada. [11] Los cultivos por puñalada se utilizan más comúnmente para el almacenamiento o envío de cultivos a corto plazo. Además, los cultivos por punción pueden revelar características de los microorganismos cultivados, como la motilidad o los requisitos de oxígeno.
Para cultivos en placa sólida de microorganismos termófilos como Bacillus acidocaldarius, Bacillus stearothermophilus, Thermus acuático y Thermus thermophilus , etc. que crecen a temperaturas de 50 a 70 grados C, se ha demostrado que la goma gellan clarificada con bajo contenido de acilo es el agente gelificante preferido en comparación con el agar para el recuento o aislamiento o ambos de las bacterias termófilas anteriores. [12]
Las colecciones de cultivos microbianos se centran en la adquisición, autenticación, producción, preservación, catalogación y distribución de cultivos viables de microorganismos de referencia estándar , líneas celulares y otros materiales para la investigación en sistemática microbiana . [13] [14] Las colecciones de cultivos también son depósitos de cepas tipo .
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