Помощ за Tele2, тарифи, въпроси

Растеж и размножаване

Терминът "растеж" означава увеличаване на цитоплазмената маса на отделна клетка или група бактерии в резултат на синтеза на клетъчен материал (напр. протеин, РНК, ДНК). След като достигне определен размер, клетката спира да расте и започва да се размножава.

Размножаването на микробите означава способността им да се самовъзпроизвеждат, да увеличават броя на индивидите в единица обем. В противен случай можем да кажем: размножаването е увеличаване на броя на индивидите от микробната популация.

Бактериите се размножават главно чрез просто напречно делене (вегетативно размножаване), което се извършва в различни равнини, с образуването на различни комбинации от клетки (гроздови чепки - стафилококи, вериги - стрептококи, двойки - диплококи, бали, пакети - сарцини и др.). Процесът на разделяне се състои от няколко последователни етапа. Първият етап започва с образуването на напречна преграда в средната част на клетката (фиг. 6), която първоначално се състои от цитоплазмена мембрана, която разделя цитоплазмата на майчината клетка на две дъщерни клетки. Паралелно с това се синтезира клетъчна стена, която образува пълноценна преграда между две дъщерни клетки. В процеса на бактериалното делене важно условие е репликацията (удвояването) на ДНК, която се осъществява от ензимите ДНК полимераза. Когато ДНК се дублира, водородните връзки се разкъсват и се образуват две вериги на ДНК, всяка от които се намира в дъщерни клетки. Освен това дъщерната едноверижна ДНК възстановява водородните връзки и отново образува двойноверижна ДНК.

Репликацията на ДНК и клетъчното делене се извършва с определена скорост, присъща на всеки вид микроб, която зависи от възрастта на културата и естеството на хранителната среда. Например скоростта на растеж на Escherichia coli варира от 16 до 20 минути; при mycobacterium tuberculosis разделянето става само след 18-20 часа; клетка от тъканна култура на бозайник отнема 24 часа. Следователно бактериите от повечето видове се възпроизвеждат почти 100 пъти по-бързо от клетките на тъканната култура.

Процесът на възпроизвеждане на микробна култура върху несменяема среда протича неравномерно. Той определя четири основни фази.

1. Началната фаза (лаг фаза) или фаза на почивка.По това време културата се адаптира към хранителната среда. В микробната клетка се увеличава съдържанието на РНК и с негова помощ се осъществява синтезът на необходимите ензими.

2. Експоненциална (логаритмична) фазахарактеризиращ се с максимално увеличение на клетките в културата, той върви експоненциално (1, 2.4, 8, 16, 256 и т.н.). По това време повечето млади и биологично активни клетки са в средата. В края на фазата, когато средата е изчерпана, веществата, необходими за даден микроб, изчезват, количеството кислород намалява, настъпва увеличаване на метаболитните продукти - растежът на културата се забавя. Кривата постепенно придобива хоризонтална посока.

3. стационарна фаза,или период на падеж, графично представлява линия, която върви успоредно на оста x. Настъпва баланс между броя на новообразуваните и мъртвите клетки. Количеството среда намалява, плътността на клетките в популацията се увеличава, токсичният ефект на метаболитните продукти се увеличава - всичко това причинява клетъчна смърт.

4. Фаза на умиране.В тази фаза се наблюдава не само намаляване, но и промяна в клетките. Появяват се деградирали форми, както и спори. След няколко седмици или месеци културата умира. Това се случва, защото токсичните отпадъчни продукти не само инхибират, но и убиват микробните клетки.

Така благодарение на процесите на метаболизма се поддържа жизнената активност на микробната клетка. Аеробите се нуждаят от кислород, за да дишат, докато анаеробите използват нитратно и сулфатно дишане и ферментация. Микроорганизмите усвояват органични и неорганични вещества от външната среда, като окисляват, получават необходимата енергия и пластични елементи. Резултатът е клетъчен растеж. След като достигне необходимия етап на зрялост, клетката се възпроизвежда чрез просто делене. В хода на своята жизнена дейност микроорганизмите постепенно консумират хранителни вещества, освобождавайки техните метаболити в околната среда, като по този начин променят състава на околната среда и я правят неподходяща за живот.

Възпроизвеждането на бактерии чрез делене е най-често срещаният метод за увеличаване на размера на микробната популация. След разделянето бактериите растат до първоначалния си размер, което изисква определени вещества (растежни фактори).

Методите за размножаване на бактериите са различни, но за повечето от техните видове е присъща форма на безполово размножаване на метода на разделяне. Бактериите рядко се размножават чрез пъпкуване. Сексуалното размножаване на бактериите е налице в примитивна форма.

Ориз. 1. На снимката бактериална клетка е в етап на делене.

Генетичният апарат на бактериите

Генетичният апарат на бактериите е представен от една единствена ДНК - хромозомата. ДНК е затворена в пръстен. Хромозомата е разположена в нуклеотид, който няма мембрана. Бактериалната клетка съдържа плазмиди.

Нуклеоид

Нуклеоидът е аналогичен на ядрото. Намира се в центъра на клетката. В него е локализирана ДНК - носител на наследствена информация в сгъната форма. Неусуканата ДНК достига дължина до 1 мм. Ядреното вещество на бактериална клетка няма мембрана, ядро ​​и набор от хромозоми и не се разделя чрез митоза. Преди разделянето нуклеотидът се удвоява. По време на деленето броят на нуклеотидите се увеличава до 4.

Ориз. 2. На снимката бактериална клетка върху разрез. В централната част се вижда нуклеотид.

Плазмиди

Плазмидите са автономни молекули, сгънати в пръстен от двойноверижна ДНК. Тяхната маса е много по-малка от масата на нуклеотида. Въпреки факта, че наследствената информация е кодирана в ДНК на плазмидите, те не са жизненоважни и необходими за бактериалната клетка.

Ориз. 3. На снимката е показан бактериален плазмид.

Етапи на разделяне

След достигане на определен размер, присъщ на възрастна клетка, се стартират механизми за делене.

репликация на ДНК

Репликацията на ДНК предхожда клетъчното делене. Мезозомите (гънките на цитоплазмената мембрана) задържат ДНК до завършване на процеса на делене (репликация).

Репликацията на ДНК се осъществява с помощта на ензими ДНК полимераза. По време на репликацията водородните връзки в 2-верижната ДНК се разкъсват, в резултат на което от една ДНК се образуват две дъщерни едноверижни. Впоследствие, когато дъщерната ДНК заеме мястото си в отделените дъщерни клетки, те се възстановяват.

Веднага след като репликацията на ДНК завърши, в резултат на синтеза се появява стесняване, което разделя клетката наполовина. Първо нуклеотидът се разделя, а след това цитоплазмата. Синтезът на клетъчната стена завършва деленето.

Ориз. 4. Схема на делене на бактериална клетка.

Обмяна на ДНК сегменти

При сенния бацил процесът на репликация на ДНК завършва чрез обмен на 2 ДНК сегмента.

След клетъчното делене се образува мост, по който ДНК от една клетка преминава в друга. След това двете ДНК се преплитат. Някои участъци от двете ДНК се слепват. В местата на адхезия ДНК сегментите се обменят. Една от ДНК се връща към първата клетка по дължината на джъмпера.

Ориз. 5. Вариант на обмен на ДНК при сенния бацил.

Видове деления на бактериални клетки

Ако деленето на клетките е пред процеса на делене, тогава се образуват многоклетъчни пръчици и коки.

При синхронно клетъчно делене се образуват две пълноценни дъщерни клетки.

Ако нуклеотидът се дели по-бързо от самата клетка, тогава се образуват мултинуклеотидни бактерии.

Начини за разделяне на бактерии

Деление чрез разбиване

Разделянето чрез разрушаване е характерно за антраксните бацили. В резултат на това делене клетките се разпадат на ставите, разрушавайки цитоплазмените мостове. След това те се отблъскват, образувайки вериги.

плъзгащо се разделяне

При плъзгащо се разделяне след разделяне клетката се отделя и сякаш се плъзга по повърхността на друга клетка. Този метод на разделяне е типичен за някои форми на Escherichia.

цепка цепка

При разделено делене една от разделените клетки описва дъга от кръг със свободния си край, чийто център е точката на контакт с друга клетка, образувайки римска петица или клиновидна форма (corynebacterium diphtheria, listeria).

Ориз. 6. На снимката пръчковидни бактерии, образуващи вериги (антраксни пръчки).

Ориз. 7. На снимката плъзгащ метод за отделяне на ешерихия коли.

Ориз. 8. Разделителен метод за отделяне на коринебактерии.

Изглед на бактериални клъстери след разделяне

Натрупванията на делящи се клетки имат разнообразна форма, която зависи от посоката на равнината на делене.

кълбовидни бактерииподредени един по един, два наведнъж (диплококи), в торби, във вериги или като чепки грозде. Пръчковидни бактерии - във вериги.

Спирални бактерии- хаотично.

Ориз. 9. Снимката показва микрококи. Те са кръгли, гладки, бели, жълти и червени на цвят. Микрококите са повсеместно разпространени в природата. Те живеят в различни кухини на човешкото тяло.

Ориз. 10. На снимката бактерия диплококус - Streptococcus pneumoniae.

Ориз. 11. Сарцина бактерия на снимката. Кокоидните бактерии се комбинират в пакети.

Ориз. 12. На снимката бактерии стрептококи (от гръцки "стрептос" - верига). Подредени във вериги. Те са причинители на редица заболявания.

Ориз. 13. На снимката бактериите са "златни" стафилококи. Подредени като "грозд". Гроздовете имат златист цвят. Те са причинители на редица заболявания.

Ориз. 14. На снимката сплетените бактерии на лептоспира са причинителите на много заболявания.

Ориз. 15. На снимката пръчковидни бактерии от рода Vibrio.

скорост на бактериално делене

Скоростта на делене на бактериите е изключително висока. Средно една бактериална клетка се дели на всеки 20 минути. Само за един ден една клетка образува 72 поколения потомство. Mycobacterium tuberculosis се дели бавно. Целият процес на разделяне им отнема около 14 часа.

Ориз. 16. Снимката показва процеса на делене на стрептококови клетки.

Сексуално размножаване на бактерии

През 1946 г. учените откриват половото размножаване в примитивна форма. В този случай гамети (мъжки и женски зародишни клетки) не се образуват, но някои клетки обменят генетичен материал ( генетична рекомбинация).

Трансферът на ген възниква в резултат на спрежения— еднопосочно предаване на част от генетичната информация във формата плазмидпри контакт между бактериални клетки.

Плазмидите са малки ДНК молекули. Те не са свързани с хромозомния геном и могат да се дублират автономно. Плазмидите съдържат гени, които повишават устойчивостта на бактериалните клетки към неблагоприятни условия на околната среда. Бактериите често предават тези гени една на друга. Отбелязва се и прехвърлянето на генна информация към бактерии от друг вид.

При липсата на истински сексуален процес конюгацията играе огромна роля в обмена на полезни черти. Това прехвърля способността на бактериите да проявяват резистентност към лекарства. За човечеството предаването на антибиотична резистентност между популациите, причиняващи болести, е особено опасно.

Ориз. 17. На снимката моментът на конюгация на две Escherichia coli.

Фази на развитие на бактериална популация

При засяване върху хранителна среда развитието на бактериалната популация преминава през няколко фази.

Начална фаза

Началната фаза е периодът от момента на засяване до израстването им. Средно началната фаза продължава 1-2 часа.

Фаза на репродуктивно забавяне

Това е фазата на интензивен растеж на бактериите. Продължителността му е около 2 часа. Зависи от възрастта на културата, периода на адаптация, качеството на хранителната среда и др.

логаритмична фаза

В тази фаза се отбелязва пикът на скоростта на размножаване и увеличаване на бактериалната популация. Продължителността му е 5-6 часа.

Фаза на отрицателно ускорение

В тази фаза се отбелязва спад в скоростта на размножаване, броят на делящите се бактерии намалява и броят на мъртвите бактерии се увеличава. Причината за отрицателното ускорение е изчерпването на хранителната среда. Продължителността му е около 2 часа.

Стационарна максимална фаза

В стационарната фаза се отбелязва равен брой мъртви и новообразувани индивиди. Продължителността му е около 2 часа.

Фаза на ускорена смърт

В тази фаза броят на мъртвите клетки прогресивно нараства. Продължителността му е около 3 часа.

Фаза на логаритмична смърт

В тази фаза бактериалните клетки умират с постоянна скорост. Продължителността му е около 5 часа.

Намаляваща фаза

В тази фаза останалите живи бактериални клетки преминават в пасивно състояние.

Ориз. 18. Фигурата показва кривата на растеж на бактериална популация.

Ориз. 19. Снимката показва синьо-зелени колонии от Pseudomonas aeruginosa, жълти колонии от микрококи, кървавочервени колонии от Bacterium prodigiosum и черни колонии от Bacteroides niger.

Ориз. 20. На снимката се вижда колония от бактерии. Всяка колония е потомство на една клетка. В една колония броят на клетките е милиони. една колония расте за 1-3 дни.

Раздел на магнитно чувствителните бактерии

През 70-те години на миналия век са открити бактерии, живеещи в моретата, които имат чувство за магнетизъм. Магнетизмът позволява на тези удивителни същества да се движат по линиите на магнитното поле на Земята и да намират сяра, кислород и други вещества, които са толкова необходими за него. Техният "компас" е представен от магнитозоми, които се състоят от магнит. При делене магнитно чувствителните бактерии разделят своя компас. В този случай стеснението по време на деленето става очевидно недостатъчно, така че бактериалната клетка се огъва и прави рязка фрактура.

Ориз. 21. Снимката показва момента на делене на магнитно чувствителна бактерия.

Растеж на бактерии

В началото на деленето на бактериалната клетка две ДНК молекули се отклоняват към различни краища на клетката. След това клетката се разделя на две равни части, които се отделят една от друга и се увеличават до първоначалния размер. Скоростта на делене на много бактерии е средно 20-30 минути. Само за един ден една клетка образува 72 поколения потомство.

Масата от клетки в процеса на растеж и развитие бързо абсорбира хранителни вещества от околната среда. Това се улеснява от благоприятни фактори на околната среда - температура, достатъчно количество хранителни вещества, необходимото pH на околната среда. Аеробните клетки изискват кислород. За анаеробите е опасно. Неограниченото размножаване на бактериите в природата обаче не се случва. Слънчевата светлина, сухият въздух, липсата на храна, високата температура на околната среда и други фактори имат пагубен ефект върху бактериалната клетка.

Ориз. 22. На снимката моментът на клетъчно делене.

растежни фактори

Бактериалният растеж изисква определени вещества (растежни фактори), някои от които се синтезират от самата клетка, а други идват от околната среда. Всички бактерии имат различни изисквания към растежните фактори.

Необходимостта от растежни фактори е постоянна характеристика, което прави възможно използването им за идентифициране на бактерии, приготвяне на хранителни среди и използване в биотехнологиите.

Бактериалните растежни фактори (бактериални витамини) са химични елементи, повечето от които са водоразтворими витамини от група В. Тази група включва също хемин, холин, пуринови и пиримидинови бази и други аминокиселини. При липса на растежни фактори възниква бактериостаза.

Бактериите използват растежни фактори в минимални количества и непроменени. Редица химикали в тази група са част от клетъчните ензими.

Ориз. 23. На снимката моментът на делене на пръчковидна бактерия.

Най-важните бактериални растежни фактори

• Витамин В1 (тиамин). Участва в метаболизма на въглехидратите.
• Витамин В2 (рибофлавин). Участва в редокс реакции.
• Пантотенова киселинае неразделна част от коензим А.
• Витамин В6 (пиридоксин). Участва в метаболизма на аминокиселините.
• Витамини B12(кобаламините са вещества, съдържащи кобалт). Те участват активно в синтеза на нуклеотиди.
• Фолиева киселина. Някои от неговите производни са част от ензими, които катализират синтеза на пуринови и пиримидинови бази, както и някои аминокиселини.
• Биотин. Участва в азотния метаболизъм, а също така катализира синтеза на ненаситени мастни киселини.
• Витамин РР(никотинова киселина). Участва в окислително-възстановителните реакции, образуването на ензими и метаболизма на липидите и въглехидратите.
• витамин H(парааминобензоена киселина). Той е растежен фактор за много бактерии, включително тези, обитаващи човешките черва. Фолиевата киселина се синтезира от пара-аминобензоена киселина.
• Gemin. Той е съставна част на някои ензими, които участват в окислителни реакции.
• Холин. Участва в реакциите на липидния синтез на клетъчната стена. Той е доставчик на метиловата група в синтеза на аминокиселини.
• Пуринови и пиримидинови бази(аденин, гуанин, ксантин, хипоксантин, цитозин, тимин и урацил). Веществата са необходими главно като компоненти на нуклеиновите киселини.
• Аминокиселини. Тези вещества са съставните части на клетъчните протеини.

Необходимост от растежни фактори на някои бактерии

Ауксотрофиза да осигурят живот, те се нуждаят от доставка на химикали отвън. Например, клостридиите не са в състояние да синтезират лецитин и тирозин. Стафилококите имат нужда от прием на лецитин и аргинин. Стрептококите се нуждаят от прием на мастни киселини - компоненти на фосфолипидите. Коринебактериите и шигелите се нуждаят от прием на никотинова киселина. Staphylococcus aureus, pneumococcus и brucella се нуждаят от прием на витамин B1. Стрептококи и тетаничен бацил - в пантотенова киселина.

Прототрофисамостоятелно синтезират необходимите вещества.

Ориз. 24. Различните условия на околната среда влияят върху растежа на бактериалните колонии по различни начини. Отляво - стабилен растеж под формата на бавно разширяващ се кръг. Вдясно - бърз растеж под формата на "издънки".

Изследването на нуждата на бактериите от растежни фактори позволява на учените да получат голяма микробна маса, която е толкова необходима при производството на антимикробни средства, серуми и ваксини.

Прочетете повече за бактериите в статиите:

Възпроизвеждането на бактерии е механизъм за увеличаване на броя на микробните популации. Бактериалното делене е основният начин на размножаване. След разделянето бактериите трябва да достигнат размерите на възрастните. Бактериите растат чрез бързо абсорбиране на хранителни вещества от околната среда. Растежът изисква определени вещества (растежни фактори), някои от които се синтезират от самата бактериална клетка, а други идват от околната среда.

Изучавайки растежа и размножаването на бактериите, учените непрекъснато откриват полезните свойства на микроорганизмите, чиято употреба в ежедневието и в производството е ограничена само от техните свойства.

Бактериалната активност се характеризира с растеж- образуването на структурни и функционални компоненти на клетката и увеличаването на самата бактериална клетка, както и възпроизводство- самовъзпроизвеждане, което води до увеличаване на броя на бактериалните клетки в популацията.

бактериите се размножаватчрез двойно делене на половина, по-рядко чрез пъпкуване. Актиномицетите, подобно на гъбите, могат да се размножават чрез спори. Актиномицетите, като разклонени бактерии, се размножават чрез фрагментиране на нишковидни клетки. Грам-положителните бактерии се делят чрез врастване на синтезираните делителни прегради в клетката, а грам-отрицателните бактерии се делят чрез свиване, в резултат на образуването на дъмбеловидни фигури, от които се образуват две еднакви клетки.

Предхожда клетъчното деленерепликация на бактериалната хромозома по полуконсервативен тип (двуверижната ДНК верига се отваря и всяка верига се допълва от комплементарна верига), което води до удвояване на ДНК молекулите на бактериалното ядро ​​- нуклеоида.

Репликацията на ДНК протича в три етапа: иницииране, удължаване или растеж на веригата и прекъсване.

Размножаване на бактерии в течна хранителна среда.Бактериите, засети в определен, непроменен обем на хранителната среда, размножавайки се, консумират хранителни вещества, което впоследствие води до изчерпване на хранителната среда и спиране на растежа на бактериите. Култивирането на бактерии в такава система се нарича периодично култивиране, а културата се нарича периодично. Ако условията на култивиране се поддържат чрез непрекъснато подаване на свежа хранителна среда и изтичане на същия обем културална течност, тогава такова култивиране се нарича непрекъснато, а културата се нарича непрекъсната.

При отглеждане на бактерии върху течна хранителна среда се наблюдава растеж на култура в близост до дъното, дифузен или повърхностен (под формата на филм). Растежът на периодична култура от бактерии, отглеждани върху течна хранителна среда, се разделя на няколко фази или периоди:

1. лаг фаза;

2. фаза на логаритмичен растеж;

3. стационарна фаза на растеж или максимална концентрация

бактерии;

4. фаза на бактериална смърт.

Тези фази могат да бъдат изобразени графично като сегменти от кривата на бактериалното размножаване, която отразява зависимостта на логаритъма на броя на живите клетки от времето на тяхното култивиране.

Лаг фаза- периодът между засяването на бактериите и началото на размножаването. Продължителността на лаг фазата е средно 4-5 ч. В същото време бактериите се увеличават по размер и се подготвят за разделяне; количеството на нуклеинови киселини, протеин и други компоненти се увеличава.

Логаритмична (експоненциална) фаза на растеже период на интензивно делене на бактериите. Продължителността му е около 5-6 ч. При оптимални условия на растеж бактериите могат да се делят на всеки 20-40 минути. По време на тази фаза бактериите са най-уязвими, което се обяснява с високата чувствителност на метаболитните компоненти на бързо растяща клетка към инхибитори на протеиновия синтез, нуклеинови киселини и др.

След това идва стационарната фаза на растеж., при което броят на жизнеспособните клетки остава непроменен, съставлявайки максималното ниво (М-концентрация). Продължителността му се изразява в часове и варира в зависимост от вида на бактериите, техните характеристики и култивиране.

Фазата на смърт завършва процеса на растеж на бактериите, характеризиращ се със смъртта на бактерии в условия на изчерпване на източниците на хранителна среда и натрупване на метаболитни продукти на бактерии в нея. Продължителността му варира от 10 часа до няколко седмици. Интензивността на растежа и размножаването на бактериите зависи от много фактори, включително оптималния състав на хранителната среда, окислително-възстановителния потенциал, рН, температура и др.

Размножаване на бактерии върху плътна хранителна среда.Бактериите, растящи върху плътна хранителна среда, образуват изолирани закръглени колонии с равни или неравни ръбове (S- и R-форми), с различна консистенция и цвят, в зависимост от бактериалния пигмент.

Водоразтворимите пигменти дифундират в хранителната среда и я оцветяват. Друга група пигменти са неразтворими във вода, но разтворими в органични разтворители. И накрая, има пигменти, които са неразтворими нито във вода, нито в органични съединения.

Най-често срещаните пигменти сред микроорганизмите са каротините, ксантофилите и меланините. Меланините са неразтворими черни, кафяви или червени пигменти, синтезирани от фенолни съединения. Меланините, заедно с каталазата, супероксид цисмутазата и пероксидазите, защитават микроорганизмите от ефектите на токсичните радикали на кислородния пероксид. Много пигменти имат антимикробни, подобни на антибиотици ефекти.

Кривата на растеж характеризира растежа и размножаването на бактериите при определени условия на околната среда. Кривата на растеж се получава от изследване на партидна култура.

периодична култураТова е популация от микроорганизми, която се развива в ограничен обем на околната среда без доставка на хранителни вещества.

Фаза 1 – начална – бактериите растат, но не се размножават

Фаза 2 - lg фаза на растеж - бактериите се размножават интензивно

3 фаза - стационарна - размножаване - равно на смъртност

Фаза 4 - смърт - натрупват се метаболитни продукти, хранителната среда се изчерпва, бактериите умират.

Външни фактори могат да имат

• Бактериостатично действие- инхибират размножаването и растежа на бактериите
• Бактерицидно действие- убиват бактериите

бактериални ензими

- Ензими- специфични протеини, които катализират химичните реакции. Ензимите причиняват преразпределение на електронната плътност и известна деформация на субстратната молекула. Това води до отслабване на вътремолекулните връзки, енергията на активиране намалява и реакцията се ускорява.

Класификация на ензимите -

1. Според вида на катализираната реакция - оксидоредуктази, лиази, трансферази, хидролази и др.
2. Чрез локализация - ендоензимите - катализират реакциите вътре в клетката. Екзоензими – секретирани от бактериалната клетка, катализират разграждането
3. Генетичен контрол на формирането - конститутивен (по време на целия жизнен цикъл, наличието на субстрат не влияе), индуцируем - образуват се в отговор на наличието на субстрат
4. Според субстрата – протеолитични – разграждат протеините, захаролитични – разграждат въглехидратите, липолитични – разграждат мазнините.

Значение на ензимите.

1. Синтезът на ензимите се определя, следователно определянето на ензимните свойства служи за идентифициране на организми

2. Ензимите на бактериите определят тяхната патогенност

3. Ензимните свойства се използват в микробиологичната индустрия

Определяне на бактериални ензими

Протеазите разграждат протеините до аминокиселини, урея, индол, сероводород, амоняк. В среда с протеин, протеазите се откриват чрез изолиране на тези продукти. Използвайте желатин, втечняване на средата. На подсирената суроватка според нейното втечняване и на млякото според нейното избистряне. Казеин - ще се разпадне, протеинът ще коагулира. В BCH за освобождаване на индолов газ и сероводород, които се откриват с помощта на индикаторни хартии

Определяне на ензими, разграждащи въглехидратите - захаролитични. Тези ензими разграждат въглехидратите до алдехиди, киселини, въглероден диоксид и Н2. За да ги определите, използвайте MPB или MPA, добавете индикатор за образуване на киселина + въглехидрат + поплавък за образуване на газ. По този принцип се създават средите на Gis и Pestrel. Ако светлината на околната среда се промени, се отделя газ, след което въглехидратите се разделят. Използват се монозахариди. На този принцип се създават панели, таблети, хартиени индикаторни системи, NIB - системи от индикаторни хартии, енергийна тръба и устройства за отчитане на ензимната активност (образува се въглена киселина => необходими са индикатори с Ph)

Липолитичните ензими - липази - се откриват върху JSA - жълтъчно-солев агар, който съдържа жълтък, в който има много липиди и разрушаването на липидите е придружено от просветляване на средата

Култивиране на микроорганизми.

Това е получаване на голям брой бактерии върху хранителна среда. Цели на отглеждане. Отглеждането се извършва за

1. Изследване на микробиологичните свойства

2. За диагностициране на инфекции

3. За получаване на биологичен продукт - от бактерии или получен с помощта на бактерии.

Такива лекарства могат да бъдат терапевтични, диагностични, профилактични. Условия за култивиране на бактерии

1. Наличието на пълна хранителна среда.
2. Оптимална температура
3. Атмосферата на култивиране е или кислород, или липсата му.
4. Време за култивиране - видим растеж след 18-48 часа, но някои - туберкулоза например - 3-4 седмици
5. Светлина Някои ще растат само в присъствието на светлина.

Методи за култивиране на аероби

1. Стационарно - на повърхността на агара
2. Метод на дълбоко култивиране със средна аерация. Аерирането се извършва за разтваряне на кислорода в околната среда.
3. Непрекъснато култивиране - използвайте течащи хранителни среди.

Култулни свойства на микроорганизмите. Това са характеристики на бактериалния растеж върху хранителни среди.

На течни хранителни среди бактериите причиняват мътност на средата, могат да образуват утайка - близо до дъното, париетална и могат да образуват филм върху повърхността на средата. Колониите се образуват върху плътни хранителни среди.

Колонията- изолирано натрупване на микроорганизми от същия вид върху плътна хранителна среда. Има определен размер, повърхност, ръб, форма, консистенция, структура, цвят.

Типове колонии

S-smooth - кръгла форма, гладки ръбове, гладка повърхност.

R-колонии - грапави, неравни ръбове, набраздена повърхност

Колония SR 0 междинна - леко неравни ръбове и повърхност.

Характеристики на култивиране на анаероби. За култивирането на анаероби се създават условия без кислород. Това се постига

1. Регенериране на хранителната среда - хранителната среда се кипва и разтвореният кислород напуска средата.
2. използване на специални устройства - анаеростати и ексикатори. В тях кислородът се абсорбира или от химически абсорбери, или се изпомпва от устройството.
3. Добавяне на редуциращи вещества към средата - вещества, които лесно и бързо се окисляват - въглехидрати, цистеин, части от паренхимни органи, аскорбинова киселина. На този принцип е създадена среда за анаероби - Keith-Tarozzi - среда за анаероби. Съдържа BCH, въглехидрати и парчета черен дроб, които съдържат цистеин.
4. Специални методи за засяване. Сеитба под масло, сеитба в епруветка Вейон-Вениан, сеитба по Фортнер. Аероби и анаероби се заселват върху чаша - Аеробите абсорбират кислород и се получава анаеробна среда.

Изолиране на чисти култури.

чиста култура- популация от микроорганизми от един и същи вид, изолирани върху течна или твърда хранителна среда в големи количества.

Селекционни цели.

1. Диагностика на инфекции. В основата на бактериологичния метод е изолирането на чисти култури. Въз основа на изолирането на чиста култура и нейната идентификация. Идентификацията е дефиницията на вид.
2. Получаване на биологични продукти
3. Изследване на биологичните свойства на бактериите
4. Санитарно-хигиенни изследвания

Етапи на изолиране на чиста култура от аероби.

1. Изследване на сместа - намазка по Грам.
2. Разделяне на сместа и получаване на колонии. Извършва се дисоциация 1) Според Дригалски - щрихи по повърхността на агара. Примка вземете материала и инокулирайте върху агар. Засяване на шпатула на няколко чаши. 2) Метод на серийно разреждане. 3) Кох - метод на серийни разреждания в стопен агар.
3. Проверка на честотата на колониите, цитонамазка, оцветяване по грам
4. Субкултивиране на материал от колонии върху наклонен агар за натрупване на чиста култура. Избраната чиста култура се идентифицира по свойства - морфологични, тинкториални, културни, ензимни и др.

Изолиране на чиста култура от анаероби

1. Натрупване на анаероби. Сместа се инокулира върху средата Kittarocy и се загрява при температура 80 градуса за 10 минути. Анаеробите, които образуват спори, се запазват, докато други - вегетативни форми умират. След това хранителната среда се култивира, спорите покълват и се натрупват

2. Получаване на колонии по Zeisler, анаеробни колонии се получават на повърхността на агара в Anaerostat, според Weinberg колонии се получават в епруветки Veyon-Vignal.

3. Проверка на честотата на колониите - цитонамазка, оцветяване по Грам

4. Повторно засяване на колонии върху среда Kittarocy, натрупване от анаероби, чиста култура.

5. Идентификация, определяне на вида на анаероба.

Други начини за изолиране на чисти култури.

1. Могат да се използват оптимални температури
2. Изолиране на спори при нагряване на сместа за 10 минути при 80 градуса
3. Използване на явлението роене - разпространение извън зоната на сеитба.
4. Методът на Шукевич е изолиране на чиста култура от микроорганизми с пълзящ растеж.
5. Филтрируемост на бактериите - способността да преминават през филтри с определен размер на спорите. Обработка на сместа с ултравиолетови лъчи, ултразвук, антисеруми, получаване на чиста култура от микроорганизми, устойчиви на тези фактори.
6. Чрез електрофореза на сместа. Организми с определен заряд ще се натрупат на анода или катода.
7. Използвайте микроманипулатор. Под микроскоп вземете клетка и вземете чиста култура - клонинг - потомството на една микробна клетка. Използването на елективни хранителни среди.
8. Към хранителните среди се добавят жлъчка, тиуритни соли, натриев хлорид, антибиотици и се изолира чиста култура от резистентни микроорганизми.
9. Можете да използвате среди за диференциална диагностика.
10. Можете да използвате биологичния метод. Белите мишки се заразяват интраперитонеално със смес от бактерии и поради тропизма бактериите се натрупват в определен орган.

бактериални пигменти.

Това са багрила, секретирани от бактериална клетка, техният синтез е генетично обусловен. Според химичната структура пигментите могат да бъдат каротеноиди - червено-жълти, пироли - зелени, фенозинови багрила - синьо-зелени и меланин - черни ензими.

Жълто - златист стафилокок, синьо-зелен - Pseudomonas aeruginosa

Пигментите се делят на

1. Неразтворими пигменти - оцветяват само колониите
2. Разтворими пигменти - могат да бъдат разтворими в алкохоли, вода

Пигментите се образуват, като правило, в бактерии, които са във въздушната микрофлора, в устойчиви на антибиотици микроорганизми, т.к. те са вторични метаболити и пигментите често се образуват в присъствието на светлина.

Функция на пигментите

1. Пигментите участват в метаболизма
2. Увеличете устойчивостта към антибиотици
3. Увеличава устойчивостта на ултравиолетови лъчи, като предпазва зоните, чувствителни към фотооксидация

Л-форми на бактерии.

Отворен през 1935 г Това са микроорганизми, които нямат клетъчна стена, но запазват способността си да растат и да се размножават. L формите се образуват в повечето хетеротрофи и гъби. Фактори, предизвикващи L трансформация -

1. Антибиотици

2. Аминокиселини - глицин, метионин, левцин и някои други.

3. Ензими – лизозим.

4. Фактори на макроорганизма - макротела, комплимент

Тези фактори или разрушават клетъчната стена, или действат върху клетъчния геном и не настъпва синтез на компоненти на клетъчната стена.

ИмотиЛформи.

1. L формите осигуряват оцеляването на бактериите при променящи се условия на околната среда.
2. Морфологично подобни при някои видове бактерии. Те са полиморфни - сферични, грам-отрицателни. Те образуват колонии тип А - малки колонии на повърхността на средата и колонии тип Б - тъмен център и повдигнати краища, колониите растат в хранителната среда.
3. Анаероби или микроаерофили
4. L-формите имат много начини за размножаване - бинарно делене, пъпкуване, фрагментация, комбинирано.
5. Те имат намалена вирулентност, липсва им адхезия и имат променени антигенни свойства.
6. Те са в състояние да се обърнат - да се върнат в първоначалната си бактериална форма

И причиняват трудни за лечение инфекции.

Това се дължи на факта, че L-формите са устойчиви на антибиотици и са устойчиви на защитните фактори на макроорганизма, на антитела, фагоцитоза, комплимент.

Некултивирани форми на NFB бактерии

Това са бактерии, които имат метаболитна активност, но не растат върху хранителни среди, преходът към некултивирана форма може да се наблюдава при много микроорганизми, когато са изложени на неблагоприятни условия. Този преход е генетично контролиран. Преходът се осъществява под въздействието на фактори

1. Температура, особено ниска
2. Концентрация на сол
3. Аериране на околната среда
4. Количество хранителни вещества

Стойността на некултивираните форми. В този вид те се съхраняват във външната среда между епидемиите и, ако попаднат в макроорганизма, могат да бъдат рекултивирани - съживени - това обяснява наличието на естествено огнищни заболявания.

Идентификация -

1. Директно преброяване на клетките

2. Откриване на ДНК активност

3. Генетични методи на изследване.

Понятия за растеж и размножаване на бактерии

За микробиологична диагностика, изследване на микроорганизми и за биотехнологични цели микроорганизмите се култивират върху изкуствени хранителни среди.

Под растеж на бактерииразбират увеличаването на масата на клетките без промяна на техния брой в популацията в резултат на координираното възпроизвеждане на всички клетъчни компоненти и структури. Увеличаването на броя на клетките в популация от микроорганизми се обозначава с термина "възпроизвеждане".Характеризира се с времето на генериране (интервалът от време, през който броят на клетките се удвоява) и такова понятие като концентрацията на бактерии (броят на клетките в 1 ml).

За разлика от митотичния цикъл на делене при еукариотите, размножаването на повечето прокариоти (бактерии) протича чрез бинарно делене, а актиномицетите - чрез пъпкуване. Освен това всички прокариоти съществуват в хаплоидно състояние, тъй като ДНК молекулата е представена в клетката в единствено число.

Бактериална популация

Когато се изучава процесът на бактериално размножаване, трябва да се има предвид, че бактериите винаги съществуват под формата на повече или по-малко многобройни популации и развитието бактериална популацияв течна хранителна среда при партидно култивиране може да се разглежда като затворена система. Има 4 фази в този процес:

• 1-ви - начален,или лаг фаза,или фаза на забавяне,- характеризира се с началото на интензивен растеж на клетките, но скоростта на тяхното делене остава ниска;
• 2-ро - логаритмичен,или лог фаза,или експоненциална фаза,- характеризира се с постоянна максимална скорост на клетъчно делене и значително увеличение на броя на клетките в популацията;
• 3-ти - стационарна фаза- възниква, когато броят на клетките в популацията престане да се увеличава. Това се дължи на факта, че има баланс между броя на новообразуваните и умиращите клетки. Броят на живите бактериални клетки в популацията на единица обем от хранителната среда в стационарна фаза се означава като М-концентрация. Този показател е характерен за всеки вид бактерии;
• 4-ти - фаза на умиране (логаритмична смърт)- характеризира се с преобладаване на броя на мъртвите клетки в популацията и прогресивно намаляване на броя на жизнеспособните клетки в популацията. Прекратяването на растежа на броя (възпроизвеждането) на популацията от микроорганизми възниква поради изчерпването на хранителната среда и / или натрупването на метаболитни продукти на микробните клетки в нея. Следователно, чрез отстраняване на метаболитни продукти и/или замяна на хранителната среда, регулирайки прехода на микробната популация от стационарна фаза към фаза на умиране, е възможно да се създаде отворена биологична система, която се стреми да елиминира динамичния баланс на определено ниво. на развитието на населението.

Този процес на отглеждане на микроорганизми се нарича поточна култура (непрекъсната култура).Растежът в непрекъсната култура позволява получаването на големи маси бактерии по време на култивиране в поток в специални устройства (хемостати и турбидистати) и се използва при производството на ваксини, както и в биотехнологиите за получаване на различни биологично активни вещества, произведени от микроорганизми.

За да се изследват метаболитните процеси през целия цикъл на клетъчно делене, също е възможно да се използва синхронни култури- такива култури от бактерии, всички членове на популацията на които са в една и съща фаза на цикъла. Това се постига чрез специални техники за отглеждане.

Въпреки това, след няколко едновременни деления, синхронизираната клетъчна суспензия постепенно преминава обратно към асинхронно делене, така че броят на клетките се увеличава допълнително, вече не стъпаловидно, а непрекъснато.

Колонии

При култивиране върху плътни хранителни среди се образуват бактерии колонии- видимо с невъоръжено око натрупване на бактерии от един и същи вид, което най-често е потомство на една клетка.

Колониите от бактерии от различни видове са различни:

• форма;
• размер;
• прозрачност;
• цвят;
• височина;
• естеството на повърхността и ръбовете;
• последователност.

Природата на колониите е една от таксономичните характеристики на бактериите.