Bantuan di Tele2, tarif, pertanyaan

Pertumbuhan dan reproduksi

Istilah "pertumbuhan" berarti peningkatan massa sitoplasma dari sel individu atau kelompok bakteri sebagai hasil dari sintesis bahan selular (misalnya, protein, RNA, DNA). Setelah mencapai ukuran tertentu, sel berhenti tumbuh dan mulai berkembang biak.

Reproduksi mikroba berarti kemampuannya untuk memperbanyak diri, meningkatkan jumlah individu per satuan volume. Kalau tidak, kita dapat mengatakan: reproduksi adalah peningkatan jumlah individu dari populasi mikroba.

Bakteri bereproduksi terutama dengan pembelahan melintang sederhana (reproduksi vegetatif), yang terjadi pada bidang yang berbeda, dengan pembentukan berbagai kombinasi sel (tandan anggur - stafilokokus, rantai - streptokokus, pasangan - diplokokus, bal, paket - sarsin, dll.). Proses pembagian terdiri dari beberapa tahapan yang berurutan. Tahap pertama dimulai dengan pembentukan septum melintang di bagian tengah sel (Gbr. 6), yang awalnya terdiri dari membran sitoplasma yang membagi sitoplasma sel induk menjadi dua sel anak. Sejalan dengan ini, dinding sel disintesis, yang membentuk partisi penuh antara dua sel anak. Dalam proses pembelahan bakteri, syarat penting adalah replikasi (penggandaan) DNA yang dilakukan oleh enzim DNA polimerase. Ketika DNA digandakan, ikatan hidrogen putus dan dua untai DNA terbentuk, yang masing-masing terletak di sel anak. Selanjutnya, DNA beruntai tunggal putri memulihkan ikatan hidrogen dan kembali membentuk DNA beruntai ganda.

Replikasi DNA dan pembelahan sel terjadi pada kecepatan tertentu yang melekat pada setiap jenis mikroba, yang bergantung pada umur kultur dan sifat media nutrisi. Misalnya, laju pertumbuhan Escherichia coli berkisar antara 16 hingga 20 menit; pada mycobacterium tuberculosis, pembelahan terjadi hanya setelah 18-20 jam; sel kultur jaringan mamalia membutuhkan waktu 24 jam. Akibatnya, bakteri dari sebagian besar spesies bereproduksi hampir 100 kali lebih cepat daripada sel kultur jaringan.

Proses perbanyakan kultur mikroba pada media yang tidak dapat diganti berlangsung tidak merata. Ini mendefinisikan empat fase utama.

1. Fase awal (lag phase), atau fase istirahat. Saat ini, kultur beradaptasi dengan media nutrisi. Dalam sel mikroba, kandungan RNA meningkat, dan dengan bantuannya sintesis enzim yang diperlukan terjadi.

2. Fase eksponensial (logaritmik). ditandai dengan peningkatan maksimum sel dalam kultur, ia berjalan secara eksponensial (1, 2.4, 8, 16, 256, dll.). Saat ini, sebagian besar sel muda dan aktif secara biologis berada di dalam medium. Pada akhir fase, ketika media habis, zat yang diperlukan untuk mikroba tertentu menghilang, jumlah oksigen berkurang, terjadi peningkatan produk metabolisme - pertumbuhan biakan melambat. Kurva secara bertahap mengasumsikan arah horizontal.

3. fase diam, atau periode jatuh tempo, secara grafis mewakili garis yang sejajar dengan sumbu x. Ada keseimbangan antara jumlah sel yang baru terbentuk dan sel mati. Jumlah media berkurang, kepadatan sel dalam populasi meningkat, efek toksik produk metabolisme meningkat - semua ini menyebabkan kematian sel.

4. Fase sekarat. Pada fase ini, tidak hanya terjadi penurunan, tetapi juga terjadi perubahan sel. Bentuk terdegradasi muncul, serta spora. Setelah beberapa minggu atau bulan, kultur mati. Ini terjadi karena produk limbah beracun tidak hanya menghambat, tetapi juga membunuh sel mikroba.

Dengan demikian, berkat proses metabolisme, aktivitas vital sel mikroba tetap terjaga. Aerob membutuhkan oksigen untuk bernafas, sedangkan anaerob menggunakan nitrat dan sulfat respirasi dan fermentasi. Mikroorganisme mengasimilasi zat organik dan anorganik dari lingkungan luar, mengoksidasi di mana mereka menerima energi dan elemen plastik yang diperlukan. Hasilnya adalah pertumbuhan sel. Setelah mencapai tahap kedewasaan yang diperlukan, sel berkembang biak dengan pembelahan sederhana. Selama aktivitas hidupnya, mikroorganisme secara bertahap mengkonsumsi nutrisi, melepaskan metabolitnya ke lingkungan, sehingga mengubah komposisi lingkungan dan membuatnya tidak cocok untuk kehidupan.

Reproduksi bakteri dengan pembelahan adalah metode yang paling umum untuk meningkatkan ukuran populasi mikroba. Setelah pembelahan, bakteri tumbuh ke ukuran aslinya, yang membutuhkan zat tertentu (faktor pertumbuhan).

Metode reproduksi bakteri berbeda, tetapi untuk sebagian besar spesiesnya, bentuk reproduksi aseksual melekat pada metode pembelahan. Bakteri jarang bereproduksi dengan bertunas. Reproduksi seksual bakteri hadir dalam bentuk primitif.

Beras. 1. Pada foto, sel bakteri sedang dalam tahap pembelahan.

Peralatan genetik bakteri

Peralatan genetik bakteri diwakili oleh satu DNA - kromosom. DNA ditutup dalam sebuah cincin. Kromosom terletak di nukleotida yang tidak memiliki membran. Sel bakteri mengandung plasmid.

Nukleoid

Nukleoid analog dengan nukleus. Itu terletak di tengah sel. DNA terlokalisasi di dalamnya - pembawa informasi herediter dalam bentuk terlipat. DNA yang tidak dipilin mencapai panjang 1 mm. Substansi inti sel bakteri tidak memiliki membran, nukleolus dan satu set kromosom, dan tidak dibagi dengan mitosis. Sebelum pembagian, nukleotida digandakan. Selama pembelahan, jumlah nukleotida meningkat menjadi 4.

Beras. 2. Di foto, sel bakteri dipotong. Nukleotida terlihat di bagian tengah.

Plasmid

Plasmid adalah molekul otonom yang dilipat menjadi cincin DNA beruntai ganda. Massa mereka jauh lebih kecil daripada massa nukleotida. Terlepas dari kenyataan bahwa informasi herediter dikodekan dalam DNA plasmid, mereka tidak vital dan diperlukan untuk sel bakteri.

Beras. 3. Foto menunjukkan plasmid bakteri.

Tahapan pembagian

Setelah mencapai ukuran tertentu yang melekat pada sel dewasa, mekanisme pembelahan diluncurkan.

replikasi DNA

replikasi DNA mendahului pembelahan sel. Mesosom (lipatan membran sitoplasma) menahan DNA hingga proses pembelahan (replikasi) selesai.

Replikasi DNA dilakukan dengan bantuan enzim DNA polimerase. Selama replikasi, ikatan hidrogen dalam DNA 2 beruntai terputus, akibatnya dua anak perempuan beruntai tunggal terbentuk dari satu DNA. Selanjutnya, ketika DNA anak telah mengambil tempatnya di sel anak yang terpisah, mereka dipulihkan.

Segera setelah replikasi DNA selesai, penyempitan muncul sebagai hasil sintesis, membagi sel menjadi dua. Pertama, nukleotida mengalami pembelahan, kemudian sitoplasma. Sintesis dinding sel menyelesaikan pembelahan.

Beras. 4. Skema pembelahan sel bakteri.

Pertukaran segmen DNA

Dalam basil jerami, proses replikasi DNA diselesaikan dengan pertukaran 2 segmen DNA.

Setelah pembelahan sel, sebuah jembatan terbentuk, di mana DNA dari satu sel berpindah ke sel lainnya. Kedua DNA kemudian terjalin. Beberapa bentangan dari kedua DNA saling menempel. Di tempat adhesi, segmen DNA dipertukarkan. Salah satu DNA kembali ke sel pertama di sepanjang jumper.

Beras. 5. Varian pertukaran DNA pada basil jerami.

Jenis pembelahan sel bakteri

Jika pembelahan sel mendahului proses pembelahan, maka batang dan kokus multiseluler terbentuk.

Dengan pembelahan sel sinkron, dua sel anak penuh terbentuk.

Jika nukleotida membelah lebih cepat dari sel itu sendiri, maka bakteri multinukleotida terbentuk.

Cara memisahkan bakteri

Pembagian dengan memecahkan

Pembelahan dengan cara dipecah merupakan ciri khas basil anthrax. Sebagai hasil dari pembelahan ini, sel-sel pada persendian pecah, jembatan sitoplasma putus. Kemudian mereka saling tolak, membentuk rantai.

pemisahan geser

Dengan pemisahan geser demi pembelahan, sel terpisah dan, seolah-olah, meluncur di atas permukaan sel lain. Metode pemisahan ini tipikal untuk beberapa bentuk Escherichia.

terpecah belah

Dengan pembelahan terpisah, salah satu sel yang terbagi menggambarkan busur lingkaran dengan ujung bebasnya, yang pusatnya adalah titik kontaknya dengan sel lain, membentuk lima Romawi atau runcing (corynebacterium diphtheria, listeria).

Beras. 6. Pada foto, bakteri berbentuk batang membentuk rantai (anthrax rods).

Beras. 7. Di foto, metode geser untuk memisahkan Escherichia coli.

Beras. 8. Metode pemisahan untuk memisahkan corynebacteria.

Tampilan kelompok bakteri setelah pembagian

Akumulasi sel-sel yang membelah memiliki berbagai bentuk, yang bergantung pada arah bidang pembelahan.

bakteri globular disusun satu per satu, dua per satu (diplococci), di dalam tas, di rantai, atau seperti tandan buah anggur. Bakteri berbentuk batang - berantai.

Bakteri spiral- kacau.

Beras. 9. Foto menunjukkan micrococci. Mereka bulat, halus, putih, kuning dan merah. Micrococci ada di mana-mana di alam. Mereka hidup di berbagai rongga tubuh manusia.

Beras. 10. Dalam foto tersebut, bakteri diplococcus - Streptococcus pneumoniae.

Beras. 11. Bakteri sarcina pada foto. Bakteri coccoid digabungkan menjadi paket.

Beras. 12. Di foto, bakteri streptococcus (dari bahasa Yunani "streptos" - rantai). Diatur dalam rantai. Mereka adalah agen penyebab sejumlah penyakit.

Beras. 13. Di foto, bakterinya adalah stafilokokus "emas". Diatur seperti "sekelompok anggur". Cluster memiliki warna emas. Mereka adalah agen penyebab sejumlah penyakit.

Beras. 14. Dalam foto tersebut, bakteri leptospira yang berbelit-belit adalah agen penyebab banyak penyakit.

Beras. 15. Dalam foto, bakteri berbentuk batang dari genus Vibrio.

kecepatan pembelahan bakteri

Tingkat pembelahan bakteri sangat tinggi. Rata-rata, satu sel bakteri membelah setiap 20 menit. Hanya dalam satu hari, satu sel membentuk 72 generasi keturunan. Mycobacterium tuberculosis membelah dengan lambat. Seluruh proses pembagian memakan waktu sekitar 14 jam.

Beras. 16. Foto menunjukkan proses pembelahan sel streptokokus.

Reproduksi seksual bakteri

Pada tahun 1946, para ilmuwan menemukan reproduksi seksual dalam bentuk primitif. Dalam hal ini, gamet (sel benih jantan dan betina) tidak terbentuk, namun beberapa sel bertukar materi genetik ( rekombinasi genetik).

Transfer gen terjadi sebagai akibat dari konjugasi— transfer searah dari bagian informasi genetik dalam bentuk plasmid setelah kontak antara sel bakteri.

Plasmid adalah molekul DNA kecil. Mereka tidak terkait dengan genom kromosom dan mampu menggandakan diri secara mandiri. Plasmid mengandung gen yang meningkatkan daya tahan sel bakteri terhadap kondisi lingkungan yang merugikan. Bakteri sering meneruskan gen ini satu sama lain. Transfer informasi gen ke bakteri dari spesies lain juga dicatat.

Dengan tidak adanya proses seksual yang sebenarnya, konjugasilah yang memainkan peran besar dalam pertukaran sifat-sifat yang bermanfaat. Ini mentransfer kemampuan bakteri untuk menunjukkan resistensi obat. Bagi umat manusia, penularan resistensi antibiotik antara populasi penyebab penyakit sangat berbahaya.

Beras. 17. Dalam foto tersebut, momen konjugasi dua Escherichia coli.

Fase perkembangan populasi bakteri

Saat disemai pada media nutrisi, perkembangan populasi bakteri melewati beberapa fase.

Tahap awal

Fase awal adalah periode dari saat menabur hingga pertumbuhannya. Rata-rata, fase awal berlangsung 1-2 jam.

Fase penundaan reproduksi

Ini adalah fase pertumbuhan intensif bakteri. Durasinya sekitar 2 jam. Itu tergantung pada umur budaya, masa adaptasi, kualitas media nutrisi, dll.

fase logaritmik

Pada fase ini, puncak laju reproduksi dan peningkatan populasi bakteri dicatat. Durasinya 5 - 6 jam.

Fase percepatan negatif

Pada fase ini terjadi penurunan laju reproduksi, jumlah bakteri yang membelah menurun dan jumlah bakteri mati meningkat. Alasan percepatan negatif adalah menipisnya media nutrisi. Durasinya sekitar 2 jam.

fase maksimum stasioner

Pada fase stasioner, jumlah yang sama dari individu yang mati dan yang baru terbentuk dicatat. Durasinya sekitar 2 jam.

Fase Kematian yang Dipercepat

Pada fase ini, jumlah sel mati semakin meningkat. Durasinya sekitar 3 jam.

Fase kematian logaritmik

Pada fase ini, sel bakteri mati dengan kecepatan konstan. Durasinya sekitar 5 jam.

Fase menurun

Pada fase ini, sel bakteri hidup yang tersisa masuk ke keadaan tidak aktif.

Beras. 18. Gambar menunjukkan kurva pertumbuhan populasi bakteri.

Beras. 19. Foto menunjukkan koloni biru-hijau Pseudomonas aeruginosa, koloni kuning mikrokokus, koloni Bacterium prodigiosum berwarna merah darah dan koloni hitam Bacteroides niger.

Beras. 20. Foto menunjukkan koloni bakteri. Setiap koloni adalah keturunan dari satu sel. Dalam sebuah koloni, jumlah sel mencapai jutaan. koloni tumbuh dalam 1-3 hari.

Pembagian bakteri yang sensitif secara magnetis

Pada tahun 1970-an, ditemukan bakteri yang hidup di laut yang memiliki rasa magnet. Magnetisme memungkinkan makhluk luar biasa ini untuk bernavigasi di sepanjang garis medan magnet Bumi dan menemukan belerang, oksigen, dan zat lain yang sangat diperlukan untuknya. "Kompas" mereka diwakili oleh magnetosom, yang terdiri dari magnet. Saat membelah, bakteri yang sensitif secara magnetis membagi kompasnya. Dalam hal ini, penyempitan selama pembelahan jelas tidak mencukupi, sehingga sel bakteri membengkok dan membuat patahan yang tajam.

Beras. 21. Foto menunjukkan momen pembelahan bakteri yang sensitif secara magnetis.

Pertumbuhan bakteri

Pada awal pembelahan sel bakteri, dua molekul DNA menyimpang ke ujung sel yang berbeda. Selanjutnya, sel dibagi menjadi dua bagian yang sama, yang dipisahkan satu sama lain dan diperbesar ke ukuran aslinya. Laju pembelahan banyak bakteri rata-rata 20-30 menit. Hanya dalam satu hari, satu sel membentuk 72 generasi keturunan.

Massa sel dalam proses pertumbuhan dan perkembangan dengan cepat menyerap nutrisi dari lingkungan. Ini difasilitasi oleh faktor lingkungan yang menguntungkan - suhu, jumlah nutrisi yang cukup, pH lingkungan yang diperlukan. Sel aerobik membutuhkan oksigen. Untuk anaerob, itu berbahaya. Namun, reproduksi bakteri yang tidak terbatas di alam tidak terjadi. Sinar matahari, udara kering, kekurangan makanan, suhu lingkungan yang tinggi dan faktor lainnya memiliki efek merugikan pada sel bakteri.

Beras. 22. Di foto, momen pembelahan sel.

faktor pertumbuhan

Pertumbuhan bakteri membutuhkan zat tertentu (faktor pertumbuhan), beberapa di antaranya disintesis oleh sel itu sendiri, dan beberapa berasal dari lingkungan. Semua bakteri memiliki persyaratan yang berbeda untuk faktor pertumbuhan.

Kebutuhan akan faktor pertumbuhan merupakan fitur yang konstan, yang memungkinkan untuk digunakan dalam identifikasi bakteri, penyiapan media nutrisi dan penggunaan dalam bioteknologi.

Faktor pertumbuhan bakteri (vitamin bakteri) adalah unsur kimia, yang sebagian besar adalah vitamin B yang larut dalam air.Kelompok ini juga termasuk basa hemin, kolin, purin dan pirimidin, dan asam amino lainnya. Dengan tidak adanya faktor pertumbuhan, bakteriostasis terjadi.

Bakteri menggunakan faktor pertumbuhan dalam jumlah minimal dan tidak berubah. Sejumlah bahan kimia dalam kelompok ini merupakan bagian dari enzim seluler.

Beras. 23. Pada foto, momen pembelahan bakteri berbentuk batang.

Faktor pertumbuhan bakteri yang paling penting

• Vitamin B1 (tiamin). Mengambil bagian dalam metabolisme karbohidrat.
• Vitamin B2 (riboflavin). Mengambil bagian dalam reaksi redoks.
• Asam pantotenat merupakan bagian integral dari koenzim A.
• Vitamin B6 (piridoksin). Mengambil bagian dalam metabolisme asam amino.
• Vitamin B12(kobalamin adalah zat yang mengandung kobalt). Mereka mengambil bagian aktif dalam sintesis nukleotida.
• Asam folat. Beberapa turunannya adalah bagian dari enzim yang mengkatalisis sintesis basa purin dan pirimidin, serta beberapa asam amino.
• Biotin. Berpartisipasi dalam metabolisme nitrogen, dan juga mengkatalisasi sintesis asam lemak tak jenuh.
• Vitamin PP(asam nikotinat). Berpartisipasi dalam reaksi redoks, pembentukan enzim dan metabolisme lipid dan karbohidrat.
• Vitamin H(asam paraaminobenzoat). Ini adalah faktor pertumbuhan bagi banyak bakteri, termasuk yang menghuni usus manusia. Asam folat disintesis dari asam para-aminobenzoat.
• Gemin. Ini adalah bagian integral dari beberapa enzim yang mengambil bagian dalam reaksi oksidasi.
• Kolin. Mengambil bagian dalam reaksi sintesis lipid dari dinding sel. Ini adalah pemasok gugus metil dalam sintesis asam amino.
• Basa purin dan pirimidin(adenin, guanin, xantin, hipoksantin, sitosin, timin, dan urasil). Zat yang dibutuhkan terutama sebagai komponen asam nukleat.
• Asam amino. Zat-zat ini adalah penyusun protein sel.

Kebutuhan akan faktor pertumbuhan beberapa bakteri

Auksotrof untuk menjamin kehidupan, mereka membutuhkan pasokan bahan kimia dari luar. Misalnya, clostridia tidak dapat mensintesis lesitin dan tirosin. Stafilokokus membutuhkan asupan lesitin dan arginin. Streptokokus membutuhkan asupan asam lemak - komponen fosfolipid. Corynebacteria dan Shigella membutuhkan asupan asam nikotinat. Staphylococcus aureus, pneumococcus dan brucella membutuhkan asupan vitamin B1. Streptococci dan tetanus bacilli - dalam asam pantotenat.

Prototrof secara mandiri mensintesis zat yang diperlukan.

Beras. 24. Kondisi lingkungan yang berbeda mempengaruhi pertumbuhan koloni bakteri dengan cara yang berbeda. Di sebelah kiri - pertumbuhan stabil dalam bentuk lingkaran yang mengembang perlahan. Di sebelah kanan - pertumbuhan cepat dalam bentuk "pucuk".

Mempelajari kebutuhan bakteri akan faktor pertumbuhan memungkinkan para ilmuwan memperoleh massa mikroba yang besar, yang sangat diperlukan dalam pembuatan antimikroba, serum, dan vaksin.

Baca lebih lanjut tentang bakteri di artikel:

Reproduksi bakteri merupakan mekanisme peningkatan jumlah populasi mikroba. Pembelahan bakteri adalah mode utama reproduksi. Setelah membelah, bakteri harus mencapai ukuran dewasa. Bakteri tumbuh dengan cepat menyerap nutrisi dari lingkungan mereka. Pertumbuhan membutuhkan zat tertentu (faktor pertumbuhan), beberapa di antaranya disintesis oleh sel bakteri itu sendiri, dan beberapa berasal dari lingkungan.

Dengan mempelajari pertumbuhan dan reproduksi bakteri, para ilmuwan terus-menerus menemukan sifat-sifat menguntungkan mikroorganisme, yang penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari dan dalam produksi hanya dibatasi oleh sifat-sifatnya.

Aktivitas bakteri ditandai dengan pertumbuhan- pembentukan komponen struktural dan fungsional sel dan peningkatan sel bakteri itu sendiri, serta reproduksi- reproduksi sendiri, yang menyebabkan peningkatan jumlah sel bakteri dalam populasi.

bakteri berkembang biak dengan pembelahan biner menjadi dua, lebih jarang dengan tunas. Actinomycetes, seperti jamur, dapat berkembang biak dengan spora. Actinomycetes, menjadi bakteri bercabang, bereproduksi dengan fragmentasi sel berserabut. Bakteri gram positif membelah dengan pertumbuhan ke dalam dari partisi pembelahan yang disintesis ke dalam sel, dan bakteri gram negatif membelah dengan penyempitan, sebagai akibat dari pembentukan figur berbentuk halter, dari mana dua sel identik terbentuk.

Pembelahan sel didahului replikasi kromosom bakteri menurut tipe semi-konservatif (rantai DNA beruntai ganda terbuka dan setiap untai dilengkapi dengan untai komplementer), yang mengarah ke penggandaan molekul DNA dari nukleus bakteri - nukleoid.

Replikasi DNA terjadi dalam tiga tahap: inisiasi, pemanjangan, atau pertumbuhan rantai, dan terminasi.

Reproduksi bakteri dalam media nutrisi cair. Bakteri yang diunggulkan dalam volume media nutrisi tertentu yang tidak berubah, berkembang biak, mengkonsumsi nutrisi, yang selanjutnya menyebabkan penipisan media nutrisi dan penghentian pertumbuhan bakteri. Budidaya bakteri dalam sistem seperti itu disebut budidaya berkala, dan budidaya disebut periodik. Jika kondisi budidaya dipertahankan dengan pasokan media nutrisi segar yang terus menerus dan aliran keluar cairan kultur dengan volume yang sama, maka budidaya semacam itu disebut kontinu, dan kultur disebut kontinu.

Saat menumbuhkan bakteri pada media nutrisi cair, pertumbuhan kultur dekat-dasar, menyebar, atau permukaan (dalam bentuk film) diamati. Pertumbuhan kultur periodik bakteri yang ditumbuhkan pada media nutrisi cair dibagi menjadi beberapa fase atau periode:

1. fase jeda;

2. fase pertumbuhan logaritmik;

3. fase pertumbuhan stasioner, atau konsentrasi maksimum

bakteri;

4. fase kematian bakteri.

Fase-fase ini dapat digambarkan secara grafis sebagai segmen kurva reproduksi bakteri, yang mencerminkan ketergantungan logaritma jumlah sel hidup pada waktu kultivasinya.

Fase lag- periode antara menabur bakteri dan awal reproduksi. Durasi fase lag rata-rata 4-5 jam Pada saat yang sama, bakteri bertambah besar dan bersiap untuk membelah; jumlah asam nukleat, protein dan komponen lainnya meningkat.

Fase pertumbuhan logaritmik (eksponensial). adalah masa pembelahan intensif bakteri. Durasinya sekitar 5-6 jam, pada kondisi pertumbuhan yang optimal, bakteri dapat membelah diri setiap 20-40 menit. Selama fase ini, bakteri adalah yang paling rentan, yang dijelaskan oleh sensitivitas tinggi komponen metabolisme sel yang tumbuh cepat terhadap penghambat sintesis protein, asam nukleat, dll.

Kemudian muncul fase pertumbuhan stasioner., di mana jumlah sel yang hidup tetap tidak berubah, merupakan tingkat maksimum (konsentrasi-M). Durasinya dinyatakan dalam jam dan bervariasi tergantung pada jenis bakteri, karakteristiknya, dan budidaya.

Fase kematian melengkapi proses pertumbuhan bakteri, ditandai dengan kematian bakteri dalam kondisi menipisnya sumber media nutrisi dan penumpukan produk metabolisme bakteri di dalamnya. Durasinya bervariasi dari 10 jam hingga beberapa minggu. Intensitas pertumbuhan dan reproduksi bakteri tergantung pada banyak faktor, termasuk komposisi media nutrisi yang optimal, potensi redoks, pH, suhu, dll.

Reproduksi bakteri pada media nutrisi padat. Bakteri yang tumbuh pada media nutrisi padat membentuk koloni bulat yang terisolasi dengan tepi yang rata atau tidak rata (bentuk S dan R), dengan konsistensi dan warna yang berbeda, tergantung pada pigmen bakteri.

Pigmen yang larut dalam air berdifusi ke dalam media nutrisi dan mewarnainya. Kelompok pigmen lain tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Dan terakhir, ada pigmen yang tidak larut baik dalam air maupun senyawa organik.

Pigmen yang paling umum di antara mikroorganisme adalah karoten, xantofil, dan melanin. Melanin adalah pigmen hitam, coklat atau merah yang tidak larut yang disintesis dari senyawa fenolik. Melanin, bersama dengan katalase, superoksida cismutase, dan peroksidase, melindungi mikroorganisme dari efek radikal oksigen peroksida beracun. Banyak pigmen memiliki efek antimikroba, seperti antibiotik.

Kurva pertumbuhan mencirikan pertumbuhan dan reproduksi bakteri dalam kondisi lingkungan tertentu. Kurva pertumbuhan diperoleh dari studi kultur batch.

budaya berkala Ini adalah populasi mikroorganisme yang berkembang dalam volume lingkungan yang terbatas tanpa pasokan nutrisi.

Fase 1 - awal - bakteri tumbuh tetapi tidak berkembang biak

Fase 2 - lg fase pertumbuhan - bakteri berkembang biak secara intensif

3 fase - stasioner - reproduksi - sama dengan kematian

Fase 4 - kematian - produk metabolisme menumpuk, media nutrisi habis, bakteri mati.

Faktor eksternal mungkin ada

• Tindakan bakteriostatik- Menghambat reproduksi dan pertumbuhan bakteri
• Tindakan bakterisida- membunuh bakteri

enzim bakteri

- Enzim- protein spesifik yang mengkatalisis reaksi kimia. Enzim menyebabkan redistribusi kerapatan elektron dan beberapa deformasi molekul substrat. Hal ini menyebabkan melemahnya ikatan intramolekul, energi aktivasi menurun dan reaksi dipercepat.

Klasifikasi enzim -

1. Menurut jenis reaksi yang dikatalisis - oksidoreduktase, liase, transferase, hidrolase, dll.
2. Dengan lokalisasi - endoenzim - mengkatalisasi reaksi di dalam sel. Exoenzymes - dikeluarkan dari sel bakteri, mengkatalisasi kerusakan
3. Kontrol genetik pembentukan - konstitutif (selama seluruh siklus hidup, kehadiran substrat tidak mempengaruhi), diinduksi - mereka terbentuk sebagai respons terhadap keberadaan substrat
4. Menurut substrat - proteolitik - memecah protein, sakarolitik - memecah karbohidrat, lipolitik - memecah lemak.

Pentingnya enzim.

1. Sintesis enzim ditentukan, oleh karena itu penentuan sifat enzim berfungsi untuk mengidentifikasi organisme

2. Enzim bakteri menentukan patogenisitasnya

3. Sifat enzimatik digunakan dalam industri mikrobiologi

Penentuan enzim bakteri

Protease memecah protein menjadi asam amino, urea, indol, hidrogen sulfida, amonia. Pada media dengan protein, protease dideteksi dengan mengisolasi produk tersebut. Gunakan gelatin, pencairan media. Pada whey yang mengental menurut pencairannya dan pada susu menurut klarifikasinya. Kasein - akan terurai, protein akan menggumpal. Di BCH untuk pelepasan gas indole dan hidrogen sulfida, yang dideteksi menggunakan kertas indikator

Penentuan enzim yang memecah karbohidrat - sakarolitik. Enzim ini memecah karbohidrat menjadi aldehida, asam, karbon dioksida, dan H2. Untuk menentukannya, gunakan MPB atau MPA, tambahkan indikator pembentukan asam + karbohidrat + pelampung untuk pembentukan gas. Menurut prinsip ini, lingkungan Gis dan Pestrel dibuat. Jika cahaya lingkungan berubah, gas dilepaskan, maka karbohidrat dipecah. Monosakarida digunakan. Pada prinsip ini, panel, tablet, sistem indikator kertas, NIB - sistem kertas indikator, tabung energi dan perangkat untuk merekam aktivitas enzimatik (Asam karbonat terbentuk => diperlukan indikator dengan Ph)

Enzim lipolitik - lipase - terdeteksi pada JSA - agar garam kuning telur, yang mengandung kuning telur, di mana terdapat banyak lipid dan penghancuran lipid disertai dengan pencerahan media

Budidaya mikroorganisme.

Ini mendapatkan sejumlah besar bakteri pada media nutrisi. Tujuan budidaya. Budidaya dilakukan untuk

1. Studi sifat mikrobiologi

2. Untuk mendiagnosis infeksi

3. Untuk mendapatkan produk biologis - dari bakteri atau diperoleh dengan menggunakan bakteri.

Obat-obatan tersebut dapat bersifat terapeutik, diagnostik, profilaksis. Kondisi untuk budidaya bakteri

1. Adanya media nutrisi yang lengkap.
2. Suhu optimal
3. Suasana kultivasi adalah oksigen atau ketiadaan.
4. Waktu penanaman - pertumbuhan terlihat setelah 18-48 jam, tetapi beberapa - tuberkulosis misalnya - 3-4 minggu
5. Cahaya Beberapa akan tumbuh hanya di hadapan cahaya.

Metode budidaya aerob

1. Stasioner - di permukaan agar-agar
2. Metode budidaya dalam dengan aerasi sedang. Aerasi dilakukan untuk melarutkan oksigen di lingkungan.
3. Budidaya berkelanjutan - gunakan media nutrisi yang mengalir.

Sifat budaya mikroorganisme. Ini adalah fitur pertumbuhan bakteri pada media nutrisi.

Pada media nutrien cair, bakteri menyebabkan kekeruhan pada media, dapat membentuk endapan – dekat dasar, parietal, dan dapat membentuk film pada permukaan media. Koloni terbentuk pada media nutrisi padat.

Koloni- akumulasi mikroorganisme terisolasi dari spesies yang sama pada media nutrisi padat. Ia memiliki ukuran, permukaan, tepi, bentuk, konsistensi, struktur, warna tertentu.

Jenis koloni

S-halus - bentuk bulat, tepi halus, permukaan halus.

R-koloni - tepi kasar, tidak rata, permukaan lurik

Koloni SR 0 menengah - tepi dan permukaan agak tidak rata.

Fitur budidaya anaerob. Untuk budidaya anaerob, kondisi bebas oksigen dibuat. Ini tercapai

1. Regenerasi media nutrisi - media nutrisi direbus dan oksigen terlarut meninggalkan media.
2. penggunaan perangkat khusus - anerostat dan desikator. Di dalamnya, oksigen diserap baik oleh penyerap kimia atau dipompa keluar dari perangkat.
3. Menambahkan zat pereduksi ke medium - zat yang mudah dan cepat teroksidasi - karbohidrat, sistein, potongan organ parenkim, asam askorbat. Berdasarkan prinsip ini, lingkungan untuk anaerob telah dibuat - Keith-Tarozzi - lingkungan untuk anaerob. Ini mengandung BCH, karbohidrat dan potongan hati yang mengandung sistein.
4. Metode penyemaian khusus. Menabur di bawah minyak, menabur di tabung Veyon-Venyan, menabur menurut Fortner. Aerob dan anaerob diisi pada cangkir - Aerob menyerap oksigen dan diperoleh lingkungan anaerobik.

Isolasi kultur murni.

budaya murni- populasi mikroorganisme dari spesies yang sama, diisolasi pada media nutrisi cair atau padat dalam jumlah besar.

Tujuan seleksi.

1. Diagnosis infeksi. Isolasi kultur murni adalah dasar dari metode bakteriologis. Berdasarkan isolasi biakan murni dan identifikasinya. Identifikasi adalah definisi suatu spesies.
2. Memperoleh produk biologis
3. Studi tentang sifat biologis bakteri
4. Penelitian sanitasi dan higienis

Tahapan isolasi biakan murni aerob.

1. Memeriksa campuran - smear noda Gram.
2. Pemisahan campuran dan memperoleh koloni. Disosiasi dilakukan 1) Menurut Drygalsky - guratan pada permukaan agar. Loop mengambil bahan dan menyuntikkan pada agar. Menabur Spatula di beberapa Cangkir. 2) Metode pengenceran serial. 3) Koch - metode pengenceran serial dalam agar cair.
3. Pemeriksaan frekuensi koloni, apusan, pewarnaan gram
4. Bahan subkultur dari koloni ke agar miring untuk mengumpulkan biakan murni. Kultur murni yang dipilih diidentifikasi berdasarkan sifat - morfologi, tinctorial, budaya, enzimatik, dan lain-lain.

Isolasi kultur murni anaerob

1. Akumulasi anaerob. Campuran tersebut diinokulasikan pada media Kittarocy dan dipanaskan pada suhu 80 derajat selama 10 menit. Anaerob yang membentuk spora diawetkan, sementara yang lain - bentuk vegetatif mati. Kemudian media nutrisi dibudidayakan, spora berkecambah, dan menumpuk

2. Mendapatkan koloni menurut Zeisler, koloni anaerobik diperoleh pada permukaan agar di Anaerostat, menurut Weinberg, koloni diperoleh dalam tabung Veyon-Vignal.

3. Memeriksa frekuensi koloni - apusan, pewarnaan Gram

4. Reseeding Koloni pada media Kittarocy, akumulasi oleh anaerob, kultur murni.

5. Identifikasi, penentuan jenis anaerob.

Cara lain untuk mengisolasi biakan murni.

1. Suhu optimal dapat digunakan
2. Isolasi spora saat campuran dipanaskan selama 10 menit pada suhu 80 derajat
3. Menggunakan fenomena berkerumun - menyebar di luar area penaburan.
4. Metode Shukevich adalah isolasi kultur murni mikroorganisme dengan pertumbuhan merayap.
5. Filterabilitas bakteri - kemampuan untuk melewati filter dengan ukuran spora tertentu. Perawatan campuran dengan sinar ultraviolet, ultrasonografi, antisera, memperoleh biakan murni mikroorganisme yang tahan terhadap faktor-faktor ini.
6. Dengan elektroforesis campuran. Organisme dengan muatan tertentu akan terakumulasi di anoda atau katoda.
7. Gunakan mikromanipulator. Di bawah mikroskop, ambil sel dan dapatkan biakan murni - klon - keturunan dari satu sel mikroba. Penggunaan media nutrisi elektif.
8. Empedu, garam tiurit, natrium klorida, antibiotik ditambahkan ke media nutrisi, dan kultur murni mikroorganisme resisten diisolasi.
9. Anda dapat menggunakan lingkungan diagnostik diferensial.
10. Anda dapat menggunakan metode biologis. Tikus putih terinfeksi secara intraperitoneal dengan campuran bakteri dan karena tropisme, bakteri menumpuk di organ tertentu.

pigmen bakteri.

Ini adalah pewarna yang disekresikan oleh sel bakteri, sintesisnya ditentukan secara genetik. Menurut struktur kimianya, pigmen dapat berupa karotenoid - merah-kuning, pirol - hijau, pewarna fenosin - biru-hijau dan melanin - enzim hitam.

Kuning - staphylococcus emas, biru-hijau - Pseudomonas aeruginosa

Pigmen dibagi menjadi

1. Pigmen yang tidak larut - hanya menodai koloni
2. Pigmen larut - dapat larut dalam alkohol, air

Pigmen biasanya terbentuk pada bakteri yang ada di mikroflora udara, pada mikroorganisme yang kebal antibiotik, karena. mereka adalah metabolit sekunder dan pigmen sering terbentuk di hadapan cahaya.

Fungsi pigmen

1. Pigmen terlibat dalam metabolisme
2. Meningkatkan resistensi terhadap antibiotik
3. Meningkatkan resistensi UV dengan melindungi area yang sensitif terhadap fotooksidasi

L-bentuk bakteri.

Dibuka pada tahun 1935 Ini adalah mikroorganisme yang tidak memiliki dinding sel, tetapi tetap memiliki kemampuan untuk tumbuh dan berkembang biak. Bentuk L terbentuk di sebagian besar heterotrof dan jamur. Faktor-faktor yang mendorong transformasi L -

1. Antibiotik

2. Asam amino - glisin, metionin, leusin dan beberapa lainnya.

3. Enzim - lisozim.

4. Faktor makroorganisme - makrobodi, pelengkap

Faktor-faktor ini menghancurkan dinding sel atau bekerja pada genom sel dan sintesis komponen dinding sel tidak terjadi.

PropertiLformulir.

1. Bentuk L memastikan kelangsungan hidup bakteri dalam kondisi lingkungan yang berubah.
2. Mirip secara morfologis pada jenis bakteri tertentu. Mereka polimorfik - bulat, gram negatif. Mereka membentuk koloni tipe A - koloni kecil di permukaan medium dan koloni tipe B - pusat gelap dan tepi terangkat, koloni tumbuh menjadi media nutrisi.
3. Anaerob atau mikroaerofil
4. Bentuk-L memiliki banyak cara reproduksi - pembelahan biner, tunas, fragmentasi, gabungan.
5. Mereka telah mengurangi virulensi, mereka kurang adhesi, dan mereka telah mengubah sifat antigenik.
6. Mereka mampu membalikkan - kembali ke bentuk bakteri aslinya

Dan menyebabkan infeksi yang sulit diobati.

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa bentuk-L resisten terhadap antibiotik dan resisten terhadap faktor pelindung makroorganisme, terhadap antibodi, fagositosis, pujian.

Bentuk bakteri NFB yang tidak dikultivasi

Ini adalah bakteri yang memiliki aktivitas metabolisme, tetapi tidak tumbuh pada media nutrisi, transisi ke bentuk yang tidak dapat dibiakkan dapat diamati pada banyak mikroorganisme ketika terpapar pada kondisi yang tidak menguntungkan. Transisi ini dikendalikan secara genetik. Transisi dilakukan di bawah pengaruh faktor

1. Suhu, terutama rendah
2. Konsentrasi garam
3. Aerasi lingkungan
4. Jumlah Nutrisi

Nilai bentuk yang tidak diolah. Dalam bentuk ini, mereka disimpan di lingkungan luar antara epidemi dan, jika mereka memasuki makroorganisme, mereka dapat ditanam kembali - dihidupkan kembali - ini menjelaskan adanya penyakit fokal alami.

Identifikasi -

1. Jumlah sel langsung

2. Deteksi aktivitas DNA

3. Metode penelitian genetik.

Konsep pertumbuhan dan reproduksi bakteri

Untuk diagnostik mikrobiologi, studi tentang mikroorganisme, dan untuk tujuan bioteknologi, mikroorganisme dibudidayakan pada media nutrisi buatan.

Dibawah pertumbuhan bakteri memahami peningkatan massa sel tanpa mengubah jumlahnya dalam populasi sebagai hasil dari reproduksi terkoordinasi dari semua komponen dan struktur seluler. Peningkatan jumlah sel dalam populasi mikroorganisme dilambangkan dengan istilah "reproduksi". Ini ditandai dengan waktu generasi (interval waktu di mana jumlah sel berlipat ganda) dan konsep seperti konsentrasi bakteri (jumlah sel dalam 1 ml).

Berbeda dengan siklus pembelahan mitosis pada eukariota, reproduksi sebagian besar prokariota (bakteri) berlangsung dengan pembelahan biner, dan aktinomisetes dengan tunas. Selain itu, semua prokariota ada dalam keadaan haploid, karena molekul DNA direpresentasikan dalam sel dalam bentuk tunggal.

Populasi bakteri

Saat mempelajari proses reproduksi bakteri, harus diperhatikan bahwa bakteri selalu ada dalam bentuk populasi yang jumlahnya kurang lebih banyak, dan perkembangannya populasi bakteri dalam media nutrisi cair dalam kultur batch dapat dianggap sebagai sistem tertutup. Ada 4 fase dalam proses ini:

• 1 - awal, atau fase lag, atau fase keterbelakangan,- ditandai dengan awal pertumbuhan sel yang intensif, tetapi kecepatan pembelahannya tetap rendah;
• 2 - logaritma, atau fase log, atau fase eksponensial,- ditandai dengan laju pembelahan sel maksimum yang konstan dan peningkatan yang signifikan dalam jumlah sel dalam populasi;
• 3 - fase stasioner- terjadi ketika jumlah sel dalam populasi berhenti meningkat. Hal ini disebabkan adanya keseimbangan antara jumlah sel yang baru terbentuk dan yang mati. Jumlah sel bakteri hidup dalam populasi per satuan volume media nutrisi dalam fase diam disebut sebagai konsentrasi-M. Indikator ini merupakan ciri khas untuk setiap jenis bakteri;
• 4 - fase sekarat (kematian logaritmik)- ditandai dengan dominasi jumlah sel mati dalam populasi dan penurunan progresif jumlah sel hidup dalam populasi. Berhentinya pertumbuhan jumlah (reproduksi) populasi mikroorganisme terjadi karena menipisnya media nutrisi dan / atau menumpuknya produk metabolisme sel mikroba di dalamnya. Oleh karena itu, dengan membuang produk metabolisme dan/atau mengganti media nutrisi, mengatur transisi populasi mikroba dari fase stasioner ke fase sekarat, dimungkinkan untuk menciptakan sistem biologis terbuka yang berupaya menghilangkan keseimbangan dinamis pada tingkat tertentu. dari perkembangan penduduk.

Proses pertumbuhan mikroorganisme ini disebut budaya aliran (budaya berkelanjutan). Pertumbuhan dalam kultur berkelanjutan memungkinkan untuk mendapatkan bakteri dalam jumlah besar selama penanaman aliran dalam perangkat khusus (kemostat dan turbidistat) dan digunakan dalam produksi vaksin, serta dalam bioteknologi untuk memperoleh berbagai zat aktif biologis yang diproduksi oleh mikroorganisme.

Untuk mempelajari proses metabolisme sepanjang siklus pembelahan sel, juga memungkinkan untuk digunakan tanaman sinkron- Kultur bakteri semacam itu, yang semua anggota populasinya berada dalam fase siklus yang sama. Ini dicapai melalui teknik budidaya khusus.

Namun, setelah beberapa pembelahan simultan, suspensi sel yang disinkronkan secara bertahap beralih kembali ke pembelahan asinkron, sehingga jumlah sel bertambah lebih jauh, tidak lagi bertahap, tetapi terus menerus.

Koloni

Ketika dibudidayakan pada media padat nutrisi, bakteri terbentuk koloni- terlihat dengan mata telanjang, akumulasi bakteri dari spesies yang sama, yang paling sering merupakan keturunan dari satu sel.

Koloni bakteri dari spesies yang berbeda berbeda:

• membentuk;
• ukuran;
• transparansi;
• warna;
• tinggi;
• sifat permukaan dan tepinya;
• konsistensi.

Sifat koloni merupakan salah satu ciri taksonomi bakteri.