Pomoć na Tele2, tarife, pitanja

Rast i razmnožavanje

Pojam "rast" označava povećanje citoplazmatske mase pojedine stanice ili skupine bakterija kao rezultat sinteze staničnog materijala (npr. proteina, RNA, DNA). Postigavši ​​određenu veličinu, stanica prestaje rasti i počinje se razmnožavati.

Razmnožavanje mikroba znači njihovu sposobnost samoreprodukcije, povećanja broja jedinki po jedinici volumena. Inače, možemo reći: razmnožavanje je povećanje broja jedinki mikrobne populacije.

Bakterije se uglavnom razmnožavaju jednostavnom poprečnom diobom (vegetativno razmnožavanje), koja se odvija u različitim ravninama, uz stvaranje raznolikih kombinacija stanica (grozd - stafilokok, lanci - streptokok, parovi - diplokok, bale, paketi - sarcini itd.). Proces podjele sastoji se od niza uzastopnih faza. Prva faza započinje stvaranjem poprečne pregrade u središnjem dijelu stanice (slika 6), koja se u početku sastoji od citoplazmatske membrane koja dijeli citoplazmu stanice majke na dvije stanice kćeri. Paralelno s tim, sintetizira se stanična stijenka, koja tvori punopravnu pregradu između dviju stanica kćeri. U procesu diobe bakterija važan uvjet je replikacija (udvostručenje) DNA koju provode enzimi DNA polimeraza. Kada se DNK duplicira, vodikove veze se prekidaju i formiraju se dva lanca DNK, od kojih se svaki nalazi u stanicama kćerima. Nadalje, jednolančana DNA kćer obnavlja vodikove veze i ponovno tvori dvolančanu DNA.

Replikacija DNA i dioba stanica odvija se određenom brzinom svojstvenom svakoj vrsti mikroba, koja ovisi o starosti kulture i prirodi hranjivog medija. Na primjer, brzina rasta Escherichie coli kreće se od 16 do 20 minuta; kod mycobacterium tuberculosis dioba se događa tek nakon 18-20 sati; stanici kulture tkiva sisavaca potrebna su 24 sata. Posljedično, bakterije većine vrsta razmnožavaju se gotovo 100 puta brže od stanica kulture tkiva.

Proces reprodukcije mikrobne kulture na nezamjenjivom mediju odvija se neravnomjerno. Definira četiri glavne faze.

1. Početna faza (lag faza) ili faza mirovanja. U ovom trenutku kultura se prilagođava hranjivom mediju. U mikrobnoj stanici povećava se sadržaj RNA, a uz njegovu pomoć dolazi do sinteze potrebnih enzima.

2. Eksponencijalna (logaritamska) faza karakteriziran maksimalnim porastom stanica u kulturi, ide eksponencijalno (1, 2,4, 8, 16, 256, itd.). U to vrijeme većina mladih i biološki aktivnih stanica nalazi se u mediju. Na kraju faze, kada se medij iscrpi, nestaju tvari potrebne za određeni mikrob, smanjuje se količina kisika, dolazi do povećanja metaboličkih produkata - rast kulture usporava. Krivulja postupno poprima horizontalni smjer.

3. stacionarna faza, ili razdoblje dospijeća, grafički predstavlja liniju koja ide paralelno s x-osi. Dolazi do ravnoteže između broja novonastalih i mrtvih stanica. Smanjuje se količina medija, povećava se gustoća stanica u populaciji, povećava se toksični učinak metaboličkih proizvoda - sve to uzrokuje smrt stanice.

4. Faza umiranja. U ovoj fazi uočava se ne samo smanjenje, već i promjena stanica. Javljaju se degradirani oblici, kao i spore. Nakon nekoliko tjedana ili mjeseci kultura umire. To se događa jer otrovni otpadni proizvodi ne samo da inhibiraju, već i ubijaju mikrobne stanice.

Dakle, zahvaljujući procesima metabolizma, održava se vitalna aktivnost mikrobne stanice. Aerobi trebaju kisik za disanje, dok anaerobi koriste nitratno i sulfatno disanje i fermentaciju. Mikroorganizmi asimiliraju organske i anorganske tvari iz vanjskog okoliša, oksidirajući ih, dobivaju potrebnu energiju i plastične elemente. Rezultat je rast stanica. Postigavši ​​potreban stupanj zrelosti, stanica se razmnožava jednostavnom diobom. Tijekom svoje životne aktivnosti mikroorganizmi postupno troše hranjive tvari, ispuštajući svoje metabolite u okoliš, čime mijenjaju sastav okoliša i čine ga neprikladnim za život.

Razmnožavanje bakterija fisijom najčešći je način povećanja veličine mikrobne populacije. Nakon diobe bakterije narastu do svoje izvorne veličine, za što su potrebne određene tvari (faktori rasta).

Metode reprodukcije bakterija su različite, ali za većinu njihovih vrsta oblik aseksualne reprodukcije svojstven je metodi podjele. Bakterije se rijetko razmnožavaju pupanjem. Spolno razmnožavanje bakterija prisutno je u primitivnom obliku.

Riža. 1. Na fotografiji je bakterijska stanica u fazi diobe.

Genetski aparat bakterija

Genetski aparat bakterija predstavljen je jednom DNK - kromosomom. DNK je zatvorena u prsten. Kromosom se nalazi u nukleotidu koji nema membranu. Bakterijska stanica sadrži plazmide.

Nukleoid

Nukleoid je analogan jezgri. Nalazi se u središtu ćelije. U njemu je lokalizirana DNK - nositelj nasljednih informacija u presavijenom obliku. Neuvijena DNA doseže duljinu od 1 mm. Nuklearna tvar bakterijske stanice nema membranu, jezgru i skup kromosoma i ne dijeli se mitozom. Prije diobe nukleotid se udvostručuje. Tijekom diobe broj nukleotida se povećava na 4.

Riža. 2. Na fotografiji bakterijska stanica na posjekotini. U središnjem dijelu vidljiv je nukleotid.

Plazmidi

Plazmidi su autonomne molekule savijene u prsten dvolančane DNA. Njihova masa je puno manja od mase nukleotida. Unatoč činjenici da su nasljedne informacije kodirane u DNA plazmida, oni nisu vitalni i neophodni za bakterijsku stanicu.

Riža. 3. Na fotografiji je bakterijski plazmid.

Faze podjele

Nakon postizanja određene veličine svojstvene odrasloj stanici, pokreću se mehanizmi diobe.

replikacija DNK

Replikacija DNA prethodi staničnoj diobi. Mezosomi (nabori citoplazmatske membrane) drže DNK dok se proces diobe (replikacije) ne završi.

Replikacija DNA se provodi uz pomoć enzima DNA polimeraze. Tijekom replikacije dolazi do kidanja vodikovih veza u 2-lančanoj DNA, zbog čega iz jedne DNA nastaju dvije jednolančane kćeri. Naknadno, kada DNK kćer zauzme svoje mjesto u odvojenim stanicama kćerima, one se obnavljaju.

Čim se završi replikacija DNA, kao rezultat sinteze javlja se suženje koje stanicu dijeli na pola. Prvo se dijeli nukleotid, a zatim citoplazma. Sinteza stanične stijenke dovršava diobu.

Riža. 4. Shema diobe bakterijske stanice.

Razmjena segmenata DNA

Kod bacila sijena, proces replikacije DNA dovršen je izmjenom 2 segmenta DNA.

Nakon stanične diobe nastaje most po kojem DNK jedne stanice prelazi u drugu. Dvije se DNK tada isprepliću. Neki dijelovi obje DNK lijepe se zajedno. Na mjestima adhezije izmjenjuju se segmenti DNA. Jedan dio DNK vraća se u prvu stanicu duž skakača.

Riža. 5. Varijanta izmjene DNA u bacilu sijena.

Vrste diobe bakterijskih stanica

Ako je dioba stanica ispred procesa diobe, tada nastaju višestanični štapići i koke.

Sinkronom diobom stanica nastaju dvije punopravne stanice kćeri.

Ako se nukleotid dijeli brže od same stanice, tada nastaju multinukleotidne bakterije.

Načini razdvajanja bakterija

Podjela lomljenjem

Dioba lomljenjem karakteristična je za bacile antraksa. Kao rezultat ove diobe, stanice se lome na zglobovima, kidajući citoplazmatske mostove. Zatim se odbijaju, tvoreći lance.

klizno odvajanje

Kliznim odvajanjem nakon diobe stanica se odvaja i takoreći klizi po površini druge stanice. Ova metoda odvajanja tipična je za neke oblike Escherichia.

split split

Pri podijeljenoj diobi jedna od podijeljenih stanica svojim slobodnim krajem opisuje luk kruga, čije je središte točka njezina kontakta s drugom stanicom, tvoreći rimsku peticu ili klinasto pismo (corynebacterium diphtheria, listeria).

Riža. 6. Na fotografiji štapićaste bakterije koje tvore lance (štapići antraksa).

Riža. 7. Na fotografiji klizna metoda za odvajanje Escherichie coli.

Riža. 8. Splitting metoda za odvajanje korinebakterija.

Prikaz bakterijskih nakupina nakon diobe

Nakupine stanica koje se dijele imaju različite oblike, koji ovise o smjeru ravnine diobe.

globularne bakterije raspoređeni jedan po jedan, po dva (diplococci), u vrećama, u lancima ili poput grozdova. Štapićaste bakterije – u lancima.

Spiralne bakterije- kaotičan.

Riža. 9. Fotografija prikazuje mikrokoke. Okrugle su, glatke, bijele, žute i crvene boje. Mikrokoke su sveprisutne u prirodi. Žive u različitim šupljinama ljudskog tijela.

Riža. 10. Na fotografiji diplococcus bakterija - Streptococcus pneumoniae.

Riža. 11. Sarcina bakterija na fotografiji. Kokoidne bakterije su spojene u pakete.

Riža. 12. Na fotografiji bakterija streptokok (od grčkog "streptos" - lanac). Poredani u lance. Oni su uzročnici niza bolesti.

Riža. 13. Na fotografiji su bakterije "zlatni" stafilokoki. Posloženo kao "grožđe". Grozdovi imaju zlatnu boju. Oni su uzročnici niza bolesti.

Riža. 14. Na fotografiji su zamršene bakterije leptospire uzročnici mnogih bolesti.

Riža. 15. Na fotografiji štapićaste bakterije iz roda Vibrio.

brzina diobe bakterija

Brzina diobe bakterija je izuzetno visoka. U prosjeku se jedna bakterijska stanica podijeli svakih 20 minuta. U samo jednom danu jedna stanica formira 72 generacije potomaka. Mycobacterium tuberculosis se sporo dijeli. Cijeli proces diobe traje im oko 14 sati.

Riža. 16. Fotografija prikazuje proces diobe stanica streptokoka.

Spolno razmnožavanje bakterija

Godine 1946. znanstvenici su otkrili spolno razmnožavanje u primitivnom obliku. U tom slučaju ne nastaju spolne stanice (muške i ženske zametne stanice), ali neke stanice razmjenjuju genetski materijal ( genetska rekombinacija).

Prijenos gena događa se kao rezultat konjugacije— jednosmjerni prijenos dijela genetske informacije u obliku plazmid nakon kontakta između bakterijskih stanica.

Plazmidi su male molekule DNA. Nisu povezani s genomom kromosoma i sposobni su se autonomno umnožavati. Plazmidi sadrže gene koji povećavaju otpornost bakterijskih stanica na nepovoljne uvjete okoliša. Bakterije često međusobno prenose ove gene. Također je zabilježen prijenos genske informacije na bakterije druge vrste.

U nedostatku pravog spolnog procesa, konjugacija je ta koja igra veliku ulogu u razmjeni korisnih svojstava. Time se prenosi sposobnost bakterija da pokažu otpornost na lijekove. Za čovječanstvo je prijenos otpornosti na antibiotike između populacija uzročnika bolesti posebno opasan.

Riža. 17. Na fotografiji trenutak konjugacije dviju Escherichia coli.

Faze razvoja bakterijske populacije

Kod sjetve na hranjivu podlogu razvoj bakterijske populacije prolazi kroz nekoliko faza.

Početna faza

Početna faza je razdoblje od trenutka sjetve do njihovog rasta. U prosjeku, početna faza traje 1-2 sata.

Faza kašnjenja reprodukcije

Ovo je faza intenzivnog rasta bakterija. Njegovo trajanje je oko 2 sata. Ovisi o starosti kulture, razdoblju prilagodbe, kvaliteti hranjivog medija itd.

logaritamska faza

U ovoj fazi bilježi se vrhunac stope razmnožavanja i povećanja populacije bakterija. Njegovo trajanje je 5-6 sati.

Faza negativne akceleracije

U ovoj fazi bilježi se pad stope razmnožavanja, smanjuje se broj bakterija koje se dijele i povećava broj mrtvih bakterija. Razlog negativne akceleracije je iscrpljenost hranjive podloge. Njegovo trajanje je oko 2 sata.

Stacionarna maksimalna faza

U stacionarnoj fazi bilježi se jednak broj uginulih i novoformiranih jedinki. Njegovo trajanje je oko 2 sata.

Faza ubrzane smrti

U ovoj fazi progresivno raste broj mrtvih stanica. Njegovo trajanje je oko 3 sata.

Faza logaritamske smrti

U ovoj fazi bakterijske stanice odumiru konstantnom brzinom. Njegovo trajanje je oko 5 sati.

Faza opadanja

U ovoj fazi preostale žive bakterijske stanice prelaze u stanje mirovanja.

Riža. 18. Slika prikazuje krivulju rasta bakterijske populacije.

Riža. 19. Na fotografiji su modrozelene kolonije Pseudomonas aeruginosa, žute kolonije mikrokoka, krvavocrvene kolonije Bacterium prodigiosum i crne kolonije Bacteroides niger.

Riža. 20. Fotografija prikazuje koloniju bakterija. Svaka kolonija je potomak jedne stanice. U koloniji je broj stanica u milijunima. kolonija naraste za 1-3 dana.

Podjela magnetski osjetljivih bakterija

Sedamdesetih godina prošlog stoljeća otkrivene su bakterije koje žive u morima i imaju osjećaj magnetizma. Magnetizam omogućuje ovim nevjerojatnim stvorenjima da se kreću po linijama Zemljinog magnetskog polja i pronađu sumpor, kisik i druge tvari koje su mu toliko potrebne. Njihov "kompas" predstavljaju magnetosomi koji se sastoje od magneta. Prilikom dijeljenja, magnetski osjetljive bakterije dijele svoj kompas. U tom slučaju, stezanje tijekom diobe postaje očito nedovoljno, pa se bakterijska stanica savija i pravi oštar prijelom.

Riža. 21. Fotografija prikazuje trenutak diobe magnetski osjetljive bakterije.

Rast bakterija

Na početku diobe bakterijske stanice dvije molekule DNA odlaze na različite krajeve stanice. Zatim se stanica podijeli na dva jednaka dijela, koji se međusobno odvajaju i povećavaju do izvorne veličine. Brzina diobe mnogih bakterija je u prosjeku 20-30 minuta. U samo jednom danu jedna stanica formira 72 generacije potomaka.

Masa stanica u procesu rasta i razvoja brzo upija hranjive tvari iz okoline. Tome pridonose povoljni čimbenici okoliša - temperatura, dovoljna količina hranjivih tvari, potreban pH okoliša. Aerobne stanice zahtijevaju kisik. Za anaerobe je opasno. Međutim, neograničeno razmnožavanje bakterija u prirodi se ne događa. Sunčeva svjetlost, suhi zrak, nedostatak hrane, visoka temperatura okoline i drugi čimbenici imaju štetan učinak na bakterijsku stanicu.

Riža. 22. Na fotografiji trenutak diobe stanica.

čimbenici rasta

Za rast bakterija potrebne su određene tvari (faktori rasta), od kojih neke sintetizira sama stanica, a neke dolaze iz okoliša. Sve bakterije imaju različite zahtjeve za faktore rasta.

Potreba za čimbenicima rasta je stalna značajka, što omogućuje njegovu primjenu za identifikaciju bakterija, pripremu hranjivih podloga i korištenje u biotehnologiji.

Bakterijski čimbenici rasta (bakterijski vitamini) su kemijski elementi od kojih većinu čine u vodi topljivi vitamini B. U ovu skupinu spadaju i hemin, kolin, purinske i pirimidinske baze te druge aminokiseline. U nedostatku faktora rasta dolazi do bakteriostaze.

Bakterije koriste faktore rasta u minimalnim količinama i nepromijenjene. Brojne kemikalije u ovoj skupini dio su staničnih enzima.

Riža. 23. Na fotografiji trenutak diobe štapićaste bakterije.

Najvažniji čimbenici rasta bakterija

• Vitamin B1 (tiamin). Sudjeluje u metabolizmu ugljikohidrata.
• Vitamin B2 (riboflavin). Sudjeluje u redoks reakcijama.
• Pantotenska kiselina sastavni je dio koenzima A.
• Vitamin B6 (piridoksin). Sudjeluje u metabolizmu aminokiselina.
• Vitamini B12(kobalamini su tvari koje sadrže kobalt). Oni aktivno sudjeluju u sintezi nukleotida.
• Folna kiselina. Neki od njegovih derivata dio su enzima koji kataliziraju sintezu purinskih i pirimidinskih baza, kao i nekih aminokiselina.
• Biotin. Sudjeluje u metabolizmu dušika, a također katalizira sintezu nezasićenih masnih kiselina.
• Vitamin PP(nikotinska kiselina). Sudjeluje u redoks reakcijama, stvaranju enzima i metabolizmu lipida i ugljikohidrata.
• vitamin H(paraaminobenzojeva kiselina). Čimbenik je rasta mnogih bakterija, uključujući i one koje nastanjuju ljudska crijeva. Folna kiselina se sintetizira iz para-aminobenzojeve kiseline.
• Gemin. Sastavni je dio nekih enzima koji sudjeluju u oksidacijskim reakcijama.
• Kolin. Sudjeluje u reakcijama sinteze lipida stanične stijenke. Dobavljač je metilne skupine u sintezi aminokiselina.
• Purinske i pirimidinske baze(adenin, gvanin, ksantin, hipoksantin, citozin, timin i uracil). Tvari su uglavnom potrebne kao komponente nukleinskih kiselina.
• Aminokiseline. Ove tvari su sastavni dijelovi staničnih proteina.

Potreba za faktorima rasta nekih bakterija

Auksotrofi kako bi osigurali život, potrebna im je opskrba kemikalijama izvana. Na primjer, klostridije ne mogu sintetizirati lecitin i tirozin. Stafilokoki trebaju unos lecitina i arginina. Streptokoki trebaju unos masnih kiselina – sastavnih dijelova fosfolipida. Corynebacteria i Shigella trebaju unos nikotinske kiseline. Staphylococcus aureus, pneumococcus i brucella trebaju unos vitamina B1. Streptokoki i bacili tetanusa - u pantotenskoj kiselini.

Prototrofi samostalno sintetizirati potrebne tvari.

Riža. 24. Različiti uvjeti okoliša na različite načine utječu na rast bakterijskih kolonija. S lijeve strane - stabilan rast u obliku kruga koji se polako širi. S desne strane - brz rast u obliku "izbojaka".

Proučavanje potrebe bakterija za čimbenicima rasta omogućuje znanstvenicima dobivanje velike mikrobne mase, koja je toliko potrebna u proizvodnji antimikrobnih lijekova, seruma i cjepiva.

Više o bakterijama pročitajte u člancima:

Razmnožavanje bakterija je mehanizam za povećanje broja mikrobnih populacija. Dioba bakterija glavni je način razmnožavanja. Nakon diobe, bakterije bi trebale doseći veličinu odraslih jedinki. Bakterije rastu tako što brzo apsorbiraju hranjive tvari iz svoje okoline. Za rast su potrebne određene tvari (faktori rasta), od kojih neke sintetizira sama bakterijska stanica, a neke dolaze iz okoliša.

Proučavajući rast i razmnožavanje bakterija znanstvenici neprestano otkrivaju korisna svojstva mikroorganizama čija je uporaba u svakodnevnom životu i proizvodnji ograničena samo njihovim svojstvima.

Bakterijsku aktivnost karakterizira rast- formiranje strukturnih i funkcionalnih komponenti stanice i povećanje same bakterijske stanice, kao i razmnožavanje- samorazmnožavanje, što dovodi do povećanja broja bakterijskih stanica u populaciji.

razmnožavaju se bakterije binarnom fisijom na pola, rjeđe pupanjem. Aktinomicete se, kao i gljive, mogu razmnožavati sporama. Aktinomicete, kao bakterije koje se granaju, razmnožavaju se fragmentacijom nitastih stanica. Gram-pozitivne bakterije dijele se urastanjem sintetiziranih diobenih pregrada u stanicu, a gram-negativne bakterije dijele se stezanjem, kao rezultat stvaranja bućičastih figura, od kojih nastaju dvije identične stanice.

Dioba stanica je prethodila replikacija bakterijskog kromosoma prema polukonzervativnom tipu (otvara se dvolančani lanac DNA i svaki lanac dovršava komplementarni lanac), što dovodi do udvostručenja molekula DNA bakterijske jezgre – nukleoida.

Replikacija DNA odvija se u tri faze: inicijacija, elongacija ili rast lanca i terminacija.

Razmnožavanje bakterija u tekućem hranjivom mediju. Bakterije zasijane u određenom, nepromjenjivom volumenu hranjive podloge, množeći se, troše hranjive tvari, što posljedično dovodi do iscrpljivanja hranjive podloge i prestanka rasta bakterija. Uzgoj bakterija u takvom sustavu naziva se periodički uzgoj, a kultura periodički. Ako se uvjeti uzgoja održavaju kontinuiranim dovodom svježe hranjive podloge i istjecanjem istog volumena tekućine kulture, tada se takav uzgoj naziva kontinuiranim, a kultura kontinuiranim.

Pri uzgoju bakterija na tekućem hranjivom mediju uočava se rast kulture pri dnu, difuzan ili površinski (u obliku filma). Rast periodičke kulture bakterija uzgojenih na tekućem hranjivom mediju dijeli se na nekoliko faza ili razdoblja:

1. faza zaostajanja;

2. faza logaritamskog rasta;

3. stacionarna faza rasta ili maksimalna koncentracija

bakterije;

4. faza bakterijske smrti.

Te se faze mogu grafički prikazati kao segmenti krivulje reprodukcije bakterija, koja odražava ovisnost logaritma broja živih stanica o vremenu njihova uzgoja.

Lag faza- razdoblje između sjetve bakterija i početka reprodukcije. Trajanje lag faze je u prosjeku 4-5 sati.Istodobno se bakterije povećavaju i pripremaju za podjelu; povećava se količina nukleinskih kiselina, proteina i drugih komponenti.

Logaritamska (eksponencijalna) faza rasta je razdoblje intenzivne diobe bakterija. Njegovo trajanje je oko 5-6 sati.U optimalnim uvjetima rasta bakterije se mogu dijeliti svakih 20-40 minuta. Tijekom ove faze bakterije su najosjetljivije, što se objašnjava visokom osjetljivošću metaboličkih komponenti brzo rastuće stanice na inhibitore sinteze proteina, nukleinskih kiselina itd.

Zatim dolazi stacionarna faza rasta., pri kojoj broj živih stanica ostaje nepromijenjen, čineći maksimalnu razinu (M-koncentracija). Njegovo trajanje izražava se u satima i varira ovisno o vrsti bakterija, njihovim karakteristikama i uzgoju.

Faza smrti dovršava proces rasta bakterija, karakteriziran smrću bakterija u uvjetima iscrpljivanja izvora hranjivog medija i nakupljanja metaboličkih proizvoda bakterija u njemu. Njegovo trajanje varira od 10 sati do nekoliko tjedana. Intenzitet rasta i razmnožavanja bakterija ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući optimalan sastav hranjive podloge, redoks potencijal, pH, temperaturu itd.

Razmnožavanje bakterija na gustom hranjivom mediju. Bakterije koje rastu na gustim hranjivim podlogama formiraju izolirane zaobljene kolonije s ravnim ili neravnim rubovima (S- i R-forme), različite konzistencije i boje, ovisno o bakterijskom pigmentu.

Pigmenti topivi u vodi difundiraju u hranjivi medij i boje ga. Druga skupina pigmenata je netopljiva u vodi, ali topiva u organskim otapalima. I, konačno, postoje pigmenti koji nisu topljivi ni u vodi ni u organskim spojevima.

Najčešći pigmenti među mikroorganizmima su karoteni, ksantofili i melanini. Melanini su netopivi crni, smeđi ili crveni pigmenti sintetizirani iz fenolnih spojeva. Melanini, zajedno s katalazom, superoksid cismutazom i peroksidazama, štite mikroorganizme od djelovanja toksičnih kisikovih peroksidnih radikala. Mnogi pigmenti imaju antimikrobne učinke slične antibioticima.

Krivulja rasta karakterizira rast i razmnožavanje bakterija u određenim uvjetima okoline. Krivulja rasta dobivena je iz studije šaržne kulture.

periodična kultura To je populacija mikroorganizama koja se razvija u ograničenom volumenu okoliša bez opskrbe hranjivim tvarima.

Faza 1 - početna - bakterije rastu, ali se ne razmnožavaju

Faza 2 - lg faza rasta - bakterije se intenzivno razmnožavaju

3 faza - stacionarna - razmnožavanje - jednaka smrtnosti

Faza 4 - smrt - nakupljaju se metabolički proizvodi, iscrpljuje se hranjivi medij, bakterije umiru.

Vanjski čimbenici mogu imati

• Bakteriostatsko djelovanje- inhibiraju razmnožavanje i rast bakterija
• Baktericidno djelovanje- ubiti bakterije

bakterijski enzimi

- Enzimi- specifični proteini koji kataliziraju kemijske reakcije. Enzimi uzrokuju preraspodjelu gustoće elektrona i neke deformacije molekule supstrata. To dovodi do slabljenja unutarmolekulskih veza, smanjuje se energija aktivacije i ubrzava reakcija.

Klasifikacija enzima -

1. Prema vrsti katalizirane reakcije - oksidoreduktaze, liaze, transferaze, hidrolaze itd.
2. Lokalizacijom – endoenzimi – kataliziraju reakcije unutar stanice. Egzoenzimi – izlučeni iz bakterijske stanice, kataliziraju razgradnju
3. Genetska kontrola nastanka – konstitutivna (tijekom cijelog životnog ciklusa prisutnost supstrata ne utječe), inducibilna – nastaju kao odgovor na prisutnost supstrata.
4. Prema supstratu – proteolitički – razgrađuju bjelančevine, saharolitički – razgrađuju ugljikohidrate, lipolitički – razgrađuju masti.

Važnost enzima.

1. Određuje se sinteza enzima, dakle, određivanje enzimskih svojstava služi za identifikaciju organizama

2. Enzimi bakterija određuju njihovu patogenost

3. Enzimska svojstva koriste se u mikrobiološkoj industriji

Određivanje bakterijskih enzima

Proteaze razgrađuju proteine ​​na aminokiseline, ureu, indol, sumporovodik, amonijak. Na podlogama s proteinima, proteaze se otkrivaju izolacijom tih produkata. Koristite želatinu, ukapljivanje medija. Na zgrušanu sirutku prema njenom ukapljivanju i na mlijeku prema njenom bistrenju. Kazein - razgradit će se, protein će se zgrušati. Na BCH za ispuštanje plina indola i sumporovodika, koji se detektiraju pomoću indikatorskih papira

Određivanje enzima koji razgrađuju ugljikohidrate – saharolitika. Ovi enzimi razgrađuju ugljikohidrate na aldehide, kiseline, ugljični dioksid i H2. Da biste ih odredili, koristite MPB ili MPA, dodajte indikator stvaranja kiseline + ugljikohidrata + plovak za stvaranje plina. Po tom principu nastaju okruženja Gis i Pestrel. Ako se svjetlost okoline promijeni, oslobađa se plin, a zatim se ugljikohidrati cijepaju. Koriste se monosaharidi. Na ovom principu nastaju paneli, tablete, papirni indikatorski sustavi, NIB - sustavi indikatorskih papirića, energetska cijev i uređaji za snimanje enzimatske aktivnosti (nastaje ugljična kiselina => potrebni su indikatori s Ph)

Lipolitički enzimi - lipaze - detektiraju se na JSA - agaru žumanjka i soli, koji sadrži žumanjak, u kojem ima mnogo lipida, a uništavanje lipida prati prosvjetljenje medija.

Uzgoj mikroorganizama.

To je dobivanje velikog broja bakterija na hranjivoj podlozi. Svrhe uzgoja. Uzgoj se provodi za

1. Proučavanje mikrobioloških svojstava

2. Za dijagnosticiranje infekcija

3. Za dobivanje biološkog proizvoda - iz bakterija ili dobiven pomoću bakterija.

Takvi lijekovi mogu biti terapijski, dijagnostički, profilaktički. Uvjeti za uzgoj bakterija

1. Prisutnost cjelovitog hranjivog medija.
2. Optimalna temperatura
3. Atmosfera uzgoja je ili kisik ili ga nema.
4. Vrijeme uzgoja - vidljiv rast nakon 18-48 sati, ali neki - tuberkuloza na primjer - 3-4 tjedna
5. Svjetlost Neki će rasti samo uz prisutnost svjetla.

Metode uzgoja aeroba

1. Stacionarni - na površini agara
2. Metoda dubokog uzgoja sa srednjim prozračivanjem. Prozračivanje se provodi radi otapanja kisika u okolišu.
3. Kontinuirana kultivacija - koristite tekuće hranjive medije.

Kulturalna svojstva mikroorganizama. To su značajke rasta bakterija na hranjivim medijima.

Na tekućim hranjivim podlogama bakterije uzrokuju zamućenje podloge, mogu stvarati sediment – ​​pridno, parijetalni, a mogu stvarati i film na površini podloge. Kolonije se stvaraju na gustim hranjivim medijima.

Kolonija- izolirana nakupina mikroorganizama iste vrste na gustom hranjivom mediju. Ima određenu veličinu, površinu, rub, oblik, konzistenciju, strukturu, boju.

Tipovi kolonija

S-smooth - okrugli oblik, glatki rubovi, glatka površina.

R-kolonije - hrapavi, neravni rubovi, isprugana površina

Kolonija SR 0 intermediate - blago neravni rubovi i površina.

Značajke uzgoja anaeroba. Za uzgoj anaeroba stvaraju se uvjeti bez kisika. To se postiže

1. Regeneracija hranjive podloge - hranjiva podloga se kuha i iz nje izlazi otopljeni kisik.
2. korištenje posebnih uređaja - anaerostati i eksikatori. U njima se kisik apsorbira ili pomoću kemijskih apsorbera ili se ispumpava iz uređaja.
3. Dodavanje reducirajućih tvari u medij - tvari koje se lako i brzo oksidiraju - ugljikohidrati, cistein, komadići parenhimskih organa, askorbinska kiselina. Na tom principu stvorena je sredina za anaerobe - Keith-Tarozzi - okolina za anaerobe. Sadrži BCH, ugljikohidrate i komadiće jetre koji sadrže cistein.
4. Posebne metode sjetve. Sjetva pod ulje, sjetva u Veyon-Venyan cijev, sjetva po Fortneru. Na šalicu se naseljavaju aerobi i anaerobi - Aerobi apsorbiraju kisik i dobiva se anaerobna sredina.

Izolacija čistih kultura.

čista kultura- populacija mikroorganizama iste vrste, izoliranih na tekućem ili čvrstom hranjivom mediju u velikim količinama.

Ciljevi selekcije.

1. Dijagnostika infekcija. Izolacija čistih kultura temelj je bakteriološke metode. Na temelju izdvajanja čiste kulture i njezine identifikacije. Identifikacija je definicija vrste.
2. Dobivanje bioloških proizvoda
3. Proučavanje bioloških svojstava bakterija
4. Sanitarna i higijenska istraživanja

Faze izolacije čiste kulture aeroba.

1. Ispitivanje smjese - razmaz bojen po Gramu.
2. Odvajanje smjese i dobivanje kolonija. Disocijacija se provodi 1) Prema Drygalsky-u - potezi po površini agara. Petljom uzmite materijal i inokulirajte na agar. Lopatica za sjetvu na nekoliko čaša. 2) Metoda serijskog razrjeđivanja. 3) Koch - metoda serijskih razrjeđenja u rastaljenom agaru.
3. Provjera učestalosti kolonija, bris, bojenje po Gramu
4. Potkultura materijala iz kolonija na kosi agar za nakupljanje čiste kulture. Odabrana čista kultura identificira se svojstvima - morfološkim, tinktorijalnim, kulturalnim, enzimskim i dr.

Izolacija čiste kulture anaeroba

1. Nakupljanje anaeroba. Smjesa se inokulira na Kittarocy medij i zagrijava na temperaturi od 80 stupnjeva 10 minuta. Anaerobi koji tvore spore ostaju očuvani, dok ostali - vegetativni oblici umiru. Zatim se hranjivi medij uzgaja, spore klijaju i akumuliraju se

2. Dobivanje kolonija po Zeisleru, anaerobne kolonije se dobivaju na površini agara u Anaerostatu, po Weinbergu, kolonije se dobivaju u Veyon-Vignalovim epruvetama.

3. Provjera učestalosti kolonija - bris, bojanje po Gramu

4. Ponovno nasađivanje kolonija na Kittarocy medij, nakupljanje anaerobima, čista kultura.

5. Identifikacija, određivanje vrste anaeroba.

Drugi načini izolacije čistih kultura.

1. Mogu se koristiti optimalne temperature
2. Izolacija spora kada se smjesa zagrijava 10 minuta na 80 stupnjeva
3. Koristeći fenomen rojenja - širenje izvan područja sjetve.
4. Shukevicheva metoda je izolacija čiste kulture mikroorganizama s puzajućim rastom.
5. Filtrabilnost bakterija - sposobnost prolaska kroz filtere s određenom veličinom spora. Tretiranje smjese ultraljubičastim zrakama, ultrazvukom, antiserumima, dobivanje čiste kulture mikroorganizama otpornih na ove čimbenike.
6. Elektroforezom smjese. Na anodi ili katodi nakupit će se organizmi s određenim nabojem.
7. Koristite mikromanipulator. Pod mikroskopom uzmite stanicu i dobijete čistu kulturu – klon – potomak jedne mikrobne stanice. Primjena elektivnih hranjivih podloga.
8. U hranjive podloge dodaju se žuč, tiuritne soli, natrijev klorid, antibiotici te se izolira čista kultura rezistentnih mikroorganizama.
9. Možete koristiti diferencijalna dijagnostička okruženja.
10. Možete koristiti biološku metodu. Bijeli miševi se inficiraju intraperitonealno mješavinom bakterija i zbog tropizma dolazi do nakupljanja bakterija u određenom organu.

pigmenti bakterija.

To su bojila koja luči bakterijska stanica, njihova sinteza je genetski određena. Prema kemijskoj strukturi pigmenti mogu biti karotenoidi - crveno-žuti, piroli - zeleni, fenozinske boje - plavo-zeleni i melanin - crni enzimi.

Žuto - zlatni stafilokok, plavozeleno - Pseudomonas aeruginosa

Pigmenti se dijele na

1. Netopljivi pigmenti - boje samo kolonije
2. Topivi pigmenti - mogu biti topljivi u alkoholima, vodi

Pigmenti se formiraju, u pravilu, u bakterijama koje su u mikroflori zraka, u mikroorganizmima otpornim na antibiotike, jer. oni su sekundarni metaboliti i pigmenti se često stvaraju u prisutnosti svjetla.

Funkcija pigmenata

1. Pigmenti sudjeluju u metabolizmu
2. Povećajte otpornost na antibiotike
3. Povećava otpornost na UV zračenje štiteći područja osjetljiva na fotooksidaciju

L-oblici bakterija.

Otvoren 1935. godine To su mikroorganizmi koji nemaju staničnu stijenku, ali zadržavaju sposobnost rasta i razmnožavanja. L oblici nastaju u većini heterotrofa i gljiva. Čimbenici koji potiču L transformaciju -

1. Antibiotici

2. Aminokiseline - glicin, metionin, leucin i neke druge.

3. Enzimi – lizozim.

4. Čimbenici makroorganizma - makrotijela, kompliment

Ti čimbenici ili uništavaju staničnu stijenku ili djeluju na stanični genom i ne dolazi do sinteze komponenti stanične stijenke.

SvojstvaLoblicima.

1. L oblici osiguravaju preživljavanje bakterija u promjenjivim uvjetima okoline.
2. Morfološki slični u pojedinih vrsta bakterija. Oni su polimorfni - sferni, gram-negativni. Formiraju kolonije tipa A - male kolonije na površini podloge i kolonije tipa B - tamna sredina i uzdignuti rubovi, kolonije rastu u hranjivu podlogu.
3. Anaerobi ili mikroaerofili
4. L-forme imaju mnogo načina reprodukcije - binarna fisija, pupanje, fragmentacija, kombinirano.
5. Imaju smanjenu virulentnost, nemaju adheziju i imaju promijenjena antigenska svojstva.
6. Oni su u stanju preokrenuti - vratiti se u svoj izvorni bakterijski oblik

I izazvati infekcije koje je teško izliječiti.

To je zbog činjenice da su L-forme otporne na antibiotike i otporne su na zaštitne faktore makroorganizama, na antitijela, fagocitozu, kompliment.

Nekultivirani oblici NFB bakterija

To su bakterije koje imaju metaboličku aktivnost, ali ne rastu na hranjivim medijima, prijelaz u nekulturni oblik može se uočiti kod mnogih mikroorganizama kada su izloženi nepovoljnim uvjetima. Ovaj prijelaz je genetski kontroliran. Prijelaz se provodi pod utjecajem čimbenika

1. Temperatura, posebno niska
2. Koncentracija soli
3. Prozračivanje okoliša
4. Količina hranjivih tvari

Vrijednost nekultiviranih oblika. U tom obliku se pohranjuju u vanjskom okruženju između epidemija i, ako uđu u makroorganizam, mogu se rekultivirati - oživjeti - to objašnjava prisutnost prirodno žarišnih bolesti.

Identifikacija -

1. Izravno brojanje stanica

2. Detekcija aktivnosti DNA

3. Genetske metode istraživanja.

Pojmovi o rastu i razmnožavanju bakterija

Za mikrobiološku dijagnostiku, proučavanje mikroorganizama i za biotehnološke potrebe, mikroorganizmi se uzgajaju na umjetnim hranjivim podlogama.

Pod, ispod rast bakterija razumjeti povećanje mase stanica bez promjene njihova broja u populaciji kao rezultat usklađenog razmnožavanja svih staničnih sastavnica i struktura. Povećanje broja stanica u populaciji mikroorganizama označava se pojmom "reprodukcija". Karakterizira ga vrijeme generacije (vremenski interval tijekom kojeg se broj stanica udvostručuje) i takav koncept kao što je koncentracija bakterija (broj stanica u 1 ml).

Za razliku od mitotskog ciklusa diobe u eukariota, reprodukcija većine prokariota (bakterija) odvija se binarnom fisijom, a aktinomiceta pupanjem. Štoviše, svi prokarioti postoje u haploidnom stanju, budući da je molekula DNA u stanici predstavljena u jednini.

Bakterijska populacija

Pri proučavanju procesa razmnožavanja bakterija mora se uzeti u obzir da bakterije uvijek postoje u obliku više ili manje brojnih populacija, a razvoj populacija bakterija u tekućem hranjivom mediju u šaržnoj kulturi može se smatrati zatvorenim sustavom. U ovom procesu postoje 4 faze:

• 1. - početni, ili faza kašnjenja, ili faza retardacije,- karakterizira početak intenzivnog rasta stanica, ali stopa njihove diobe ostaje niska;
• 2. - logaritamski, ili faza dnevnika, ili eksponencijalna faza,- karakterizira konstantna maksimalna stopa diobe stanica i značajan porast broja stanica u populaciji;
• 3. - stacionarna faza- nastaje kada se broj stanica u populaciji prestane povećavati. To je zbog činjenice da postoji ravnoteža između broja novonastalih i umirućih stanica. Broj živih bakterijskih stanica u populaciji po jedinici volumena hranjivog medija u stacionarnoj fazi označava se kao M-koncentracija. Ovaj pokazatelj je karakteristična značajka za svaku vrstu bakterija;
• 4. - faza umiranja (logaritamska smrt)- karakteriziran prevladavanjem broja mrtvih stanica u populaciji i progresivnim smanjenjem broja živih stanica u populaciji. Prestanak rasta broja (razmnožavanja) populacije mikroorganizama nastaje zbog iscrpljivanja hranjivog medija i / ili nakupljanja metaboličkih produkata mikrobnih stanica u njemu. Stoga je uklanjanjem produkata metabolizma i/ili zamjenom hranjivog medija, reguliranjem prijelaza mikrobne populacije iz stacionarne faze u fazu umiranja, moguće stvoriti otvoreni biološki sustav koji nastoji eliminirati dinamičku ravnotežu na određenoj razini. razvoja stanovništva.

Ovaj proces rasta mikroorganizama naziva se kultura protoka (kontinuirana kultura). Rast u kontinuiranoj kulturi omogućuje dobivanje velike mase bakterija tijekom protočnog uzgoja u posebnim uređajima (kemostatima i turbidistatima) i koristi se u proizvodnji cjepiva, kao iu biotehnologiji za dobivanje različitih biološki aktivnih tvari koje proizvode mikroorganizmi.

Za proučavanje metaboličkih procesa tijekom ciklusa stanične diobe, također je moguće koristiti sinhroni usjevi- takve kulture bakterija, čiji su svi članovi populacije u istoj fazi ciklusa. To se postiže posebnim tehnikama uzgoja.

Međutim, nakon nekoliko istodobnih dioba, sinkronizirana stanična suspenzija postupno se vraća na asinkronu diobu, tako da se broj stanica dalje povećava, ne više postupno, već kontinuirano.

Kolonije

Kada se uzgajaju na gustim hranjivim medijima, nastaju bakterije kolonije- golim okom vidljiva nakupina bakterija iste vrste, koja je najčešće izdanak jedne stanice.

Kolonije bakterija različitih vrsta su različite:

• oblik;
• veličina;
• transparentnost;
• boja;
• visina;
• priroda površine i rubova;
• dosljednost.

Priroda kolonija jedno je od taksonomskih obilježja bakterija.