Un medio de crecimiento o medio de cultivo es un sólido, líquido o semisólido diseñado para apoyar el crecimiento de una población de microorganismos o células mediante el 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 específicas derivadas de plantas o animales, y los utilizados para el cultivo microbiológico , que se utilizan para el cultivo de microorganismos como bacterias u hongos . Los medios de crecimiento más comunes para los microorganismos son los caldos nutritivos y las placas de agar ; A veces se requieren medios especializados para el crecimiento de microorganismos y cultivos celulares. [1] Algunos organismos, denominados organismos exigentes, requieren entornos especializados debido a complejos requisitos nutricionales. Los virus , por ejemplo, son parásitos intracelulares obligados y requieren un medio de crecimiento que contenga células vivas.
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Los medios de crecimiento más comunes para los microorganismos son los caldos nutritivos (medio nutritivo líquido) o el medio caldo de lisogenia . Los medios líquidos a menudo se mezclan con agar y se vierten mediante un dispensador de medios estéril en placas de Petri para que solidifiquen. Estas placas de agar proporcionan un medio sólido en el que se pueden cultivar microbios. Permanecen sólidos, ya que muy pocas bacterias son capaces de descomponer el agar (con la excepción de algunas especies de los géneros: Cytophaga , Flavobacterium , Bacillus , Pseudomonas y Alcaligenes ). Las bacterias que crecen en cultivos líquidos suelen formar suspensiones coloidales . [4] [5]
La diferencia entre los medios de crecimiento 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 se producen in vivo . [6] En el caso de las células animales, esta dificultad a menudo se soluciona añadiendo suero sanguíneo o un reemplazo de suero sintético al medio. En el caso de los microorganismos no existen tales limitaciones, ya que suelen ser organismos unicelulares . Otra diferencia importante es que las células animales en cultivo a menudo se cultivan sobre una superficie plana a la que se adhieren, y el medio se proporciona en forma líquida, que cubre las células. Por el contrario, bacterias como Escherichia coli pueden cultivarse en medios sólidos o líquidos.
Una distinción importante entre los tipos de medios de crecimiento es la de medios químicamente definidos versus medios no definidos. [1] Un medio definido tendrá cantidades conocidas de todos los ingredientes. Para los microorganismos consisten en proporcionar oligoelementos y vitaminas necesarios para el microbio y fuentes especialmente definidas de carbono y nitrógeno . A menudo se utilizan glucosa o glicerol como fuentes de carbono y sales o nitratos de amonio como fuentes de nitrógeno inorgánico . Un medio indefinido 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 otras veces por necesidad: algunos microorganismos nunca se han cultivado en medios definidos.
Un buen ejemplo de medio de crecimiento es el mosto utilizado 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 microbios medianos y latentes, ahora cerveza, está lista para el consumo. Los tipos principales son
Los medios de cultivo contienen todos los elementos que la mayoría de las bacterias necesitan para crecer 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:
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
Ejemplos de medios nutritivos:
Un medio definido que tiene los ingredientes suficientes para favorecer 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 el mínimo de nutrientes posibles para el crecimiento de colonias, generalmente sin la presencia de aminoácidos, y suelen ser utilizados por microbiólogos y genetistas para cultivar microorganismos "de tipo salvaje". También se pueden utilizar medios mínimos para seleccionar a favor o en contra de recombinantes o exconjugantes .
El medio mínimo normalmente contiene:
Los medios mínimos suplementarios son medios mínimos que también contienen un único agente seleccionado, normalmente un aminoácido o un azúcar. Esta suplementación permite el cultivo de líneas específicas de recombinantes auxotróficos .
Los medios selectivos se utilizan para el crecimiento únicamente de microorganismos seleccionados. Por ejemplo, si un microorganismo es resistente a un determinado antibiótico , como ampicilina o tetraciclina , entonces ese antibiótico se puede añadir al medio para evitar que crezcan otras células, que no poseen la resistencia. Los genetistas solían utilizar medios que carecían de un aminoácido como la prolina junto con E. coli incapaz de sintetizarlo antes del surgimiento de la genómica para mapear los cromosomas bacterianos.
Los medios de crecimiento selectivo también se utilizan en cultivo celular para asegurar la supervivencia o proliferación de células con determinadas propiedades, como la resistencia a los 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 crecimiento 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 .
Ejemplos de medios selectivos:
Los medios diferenciales o indicadores distinguen un tipo de microorganismo de otro que crece en el mismo medio. [11] 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 ) agregados al medio para indicar visiblemente las características definitorias de un microorganismo. Estos medios se utilizan para la detección de microorganismos y los biólogos moleculares para detectar cepas recombinantes de bacterias.
Ejemplos de medios diferenciales:
Los medios de transporte deben cumplir estos criterios:
Ejemplos de medios de transporte:
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 comúnmente 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 total, rica en nutrientes, complementa los nutrientes básicos. El agar chocolate se enriquece con sangre tratada térmicamente (40 a 45 °C o 104 a 113 °F), que se vuelve marrón y le da al medio el color que le da nombre. [14]
La elección del medio de cultivo podría afectar la relevancia fisiológica de los hallazgos de los experimentos de cultivo de tejidos , especialmente para estudios metabólicos. [15] Además, se demostró que la dependencia de una línea celular de un gen metabólico se ve afectada por el tipo de medio. [16] Al realizar un estudio que involucra varias líneas celulares, la utilización de un medio de cultivo uniforme para todas las líneas celulares podría 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 [17] y el medio similar al plasma humano (HPLM) [18] .
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