עזרה ב-Tele2, תעריפים, שאלות

צמיחה ורבייה

המונח "צמיחה" פירושו עלייה במסה הציטופלזמית של תא בודד או קבוצת חיידקים כתוצאה מסינתזה של חומר תאי (למשל חלבון, RNA, DNA). לאחר שהגיע לגודל מסוים, התא מפסיק לגדול ומתחיל להתרבות.

רבייה של חיידקים פירושה יכולתם להתרבות עצמית, להגדיל את מספר הפרטים ליחידת נפח. אחרת, אנו יכולים לומר: רבייה היא עלייה במספר הפרטים של אוכלוסייה מיקרוביאלית.

חיידקים מתרבים בעיקר על ידי חלוקה רוחבית פשוטה (רבייה וגטטיבית), המתרחשת במישורים שונים, תוך היווצרות של שילובים מגוונים של תאים (צרור ענבים - סטפילוקוקים, שרשראות - סטרפטוקוקים, זוגות - דיפלוקוקים, חבילות, אריזות - סרקינים וכו'). תהליך החלוקה מורכב ממספר שלבים עוקבים. השלב הראשון מתחיל ביצירת מחיצה רוחבית בחלק האמצעי של התא (איור 6), המורכב בתחילה ממברנה ציטופלזמית המחלקת את הציטופלזמה של תא האם לשני תאי בת. במקביל לכך, מסונתז דופן תא, היוצר מחיצה מלאה בין שני תאי בת. בתהליך חלוקת החיידקים, תנאי חשוב הוא שכפול (הכפלה) של ה-DNA, המתבצע על ידי אנזימי DNA פולימראז. כאשר ה-DNA משוכפל, קשרי מימן נשברים ונוצרים שני גדילים של DNA, שכל אחד מהם ממוקם בתאי בת. יתרה מכך, DNA חד-גדילי בת משחזר קשרי מימן ושוב יוצרות DNA דו-גדילי.

שכפול ה-DNA וחלוקת התאים מתרחשים בקצב מסוים הטבוע בכל סוג של חיידק, התלוי בגיל התרבית ובאופי המדיום התזונתי. לדוגמה, קצב הגדילה של Escherichia coli נע בין 16 ל-20 דקות; ב-mycobacterium tuberculosis, החלוקה מתרחשת רק לאחר 18-20 שעות; תא תרבית רקמת יונק לוקח 24 שעות. כתוצאה מכך, חיידקים מרוב המינים מתרבים כמעט פי 100 מהר יותר מתאי תרבית רקמה.

תהליך ההתרבות של תרבית חיידקים על מדיום שאינו ניתן להחלפה ממשיך בצורה לא אחידה. הוא מגדיר ארבעה שלבים עיקריים.

1. השלב הראשוני (שלב השהיה), או שלב המנוחה.בשלב זה, התרבית מסתגלת למדיום התזונתי. בתא המיקרוביאלי, התוכן של RNA עולה, ובעזרתו מתרחשת הסינתזה של האנזימים הדרושים.

2. שלב אקספוננציאלי (לוגריתמי).מאופיין בעלייה מקסימלית של תאים בתרבית, זה הולך אקספוננציאלי (1, 2.4, 8, 16, 256, וכו '). בשלב זה, רוב התאים הצעירים והפעילים ביולוגית נמצאים במדיום. בסוף השלב, כאשר המדיום מתרוקן, החומרים הדרושים לחיידק נתון נעלמים, כמות החמצן יורדת, מתרחשת עלייה בתוצרים מטבוליים - צמיחת התרבות מואטת. העקומה מניחה בהדרגה כיוון אופקי.

3. שלב נייח,או תקופת בגרות, מייצגת באופן גרפי קו העובר במקביל לציר ה-x. יש איזון בין מספר התאים החדשים שנוצרו ומתים. כמות המדיום יורדת, צפיפות התאים באוכלוסייה עולה, ההשפעה הרעילה של תוצרים מטבוליים עולה - כל זה גורם למוות של תאים.

4. שלב המוות.בשלב זה נצפית לא רק ירידה, אלא גם שינוי בתאים. מופיעות צורות מושפלות, כמו גם נבגים. לאחר מספר שבועות או חודשים, התרבות מתה. זה קורה מכיוון שמוצרי פסולת רעילים לא רק מעכבים, אלא גם הורגים תאים מיקרוביאליים.

כך, הודות לתהליכי חילוף החומרים, נשמרת הפעילות החיונית של התא המיקרוביאלי. אירוביים זקוקים לחמצן כדי לנשום, בעוד אנאירובים משתמשים בנשימה ותסיסה של ניטראטים וסולפטים. מיקרואורגניזמים מטמיעים חומרים אורגניים ואי-אורגניים מהסביבה החיצונית, מחמצנים אותם הם מקבלים את האנרגיה הדרושה ואת יסודות הפלסטיק. התוצאה היא צמיחת תאים. לאחר שהגיע לשלב הבשלות הדרוש, התא מתרבה על ידי חלוקה פשוטה. במהלך פעילות חייהם, מיקרואורגניזמים צורכים בהדרגה חומרים מזינים, משחררים את המטבוליטים שלהם לסביבה, ובכך משנים את הרכב הסביבה ואינם מתאימים לחיים.

רבייה של חיידקים באמצעות ביקוע היא השיטה הנפוצה ביותר להגדלת גודל אוכלוסיית החיידקים. לאחר החלוקה גדלים החיידקים לגודלם המקורי, מה שמצריך חומרים מסוימים (גורמי גדילה).

שיטות הרבייה של חיידקים שונות, אך עבור רוב המינים שלהם טבועה צורה של רבייה א-מינית בשיטת החלוקה. חיידקים מתרבים לעתים רחוקות על ידי ניצנים. רבייה מינית של חיידקים קיימת בצורה פרימיטיבית.

אורז. 1. בתמונה תא חיידק נמצא בשלב החלוקה.

המנגנון הגנטי של חיידקים

המנגנון הגנטי של החיידקים מיוצג על ידי DNA בודד - הכרומוזום. DNA סגור בטבעת. הכרומוזום ממוקם בנוקלאוטיד שאין לו קרום. תא החיידק מכיל פלסמידים.

נוקלואיד

הנוקלואיד מקביל לגרעין. הוא ממוקם במרכז התא. DNA הוא מקומי בו - נושא המידע התורשתי בצורה מקופלת. ה-DNA הבלתי מעוות מגיע לאורך של 1 מ"מ. לחומר הגרעיני של תא חיידק אין קרום, גרעין ומערכת כרומוזומים, והוא אינו מחולק במיטוזה. לפני החלוקה, הנוקלאוטיד מוכפל. במהלך החלוקה, מספר הנוקלאוטידים עולה ל-4.

אורז. 2. בתמונה תא חיידק על חתך. נוקלאוטיד נראה בחלק המרכזי.

פלסמידים

פלסמידים הם מולקולות אוטונומיות מקופלות לטבעת של DNA דו-גדילי. המסה שלהם קטנה בהרבה מהמסה של נוקלאוטיד. למרות העובדה שמידע תורשתי מקודד ב-DNA של פלסמידים, הם אינם חיוניים והכרחיים לתא חיידקי.

אורז. 3. בתמונה נראה פלסמיד חיידקי.

שלבי חלוקה

לאחר הגעה לגודל מסוים הטבוע בתא בוגר, מופעלים מנגנוני חלוקה.

שכפול הדנ"א

שכפול DNA קודם לחלוקת התא. מזוזומים (קפלים של הממברנה הציטופלזמית) מחזיקים DNA עד להשלמת תהליך החלוקה (השכפול).

שכפול DNA מתבצע בעזרת אנזימי DNA פולימראז. במהלך השכפול נשברים קשרי מימן ב-DNA דו-גדילי, וכתוצאה מכך נוצרים מ-DNA אחד שתי חד-גדיליות בת. לאחר מכן, כאשר ה-DNA הבת תפס את מקומו בתאי הבת המופרדים, הם משוחזרים.

מיד עם השלמת שכפול ה-DNA, מופיעה התכווצות כתוצאה מסינתזה, המחלקת את התא לשניים. ראשית, הנוקלאוטיד עובר חלוקה, ואז הציטופלזמה. סינתזת דופן התא משלימה את החלוקה.

אורז. 4. תכנית חלוקת תאי חיידקים.

החלפה של מקטעי DNA

בבצילוס חציר, תהליך שכפול ה-DNA הושלם על ידי החלפה של 2 מקטעי DNA.

לאחר חלוקת התא נוצר גשר שלאורכו עובר ה-DNA של תא אחד לתא אחר. לאחר מכן שני ה-DNA משתלבים זה בזה. כמה קטעים של שני ה-DNA נדבקים זה לזה. באתרי ההידבקות מחליפים מקטעי DNA. אחד מה-DNA חוזר לתא הראשון לאורך המגשר.

אורז. 5. וריאנט של חילופי DNA בבצילוס חציר.

סוגי חלוקות תאי חיידקים

אם חלוקת התאים מקדימה את תהליך החלוקה, אז נוצרים מוטות רב-תאיים וקוקוסים.

עם חלוקת תאים סינכרונית, נוצרים שני תאי בת מלאים.

אם נוקלאוטיד מתחלק מהר יותר מהתא עצמו, נוצרים חיידקים מולטי-נוקלאוטידים.

דרכים להפריד בין חיידקים

חלוקה על ידי שבירה

חלוקה על ידי שבירה אופיינית לבצילי אנתרקס. כתוצאה מחלוקה זו, התאים נשברים במפרקים, ושוברים את הגשרים הציטופלזמיים. ואז הם דוחים זה את זה, יוצרים שרשראות.

הפרדה הזזה

בהפרדה מחליקה לאחר חלוקה, התא נפרד וכביכול מחליק על פני תא אחר. שיטת הפרדה זו אופיינית לצורות מסוימות של Escherichia.

פיצול פיצול

בחלוקה מפוצלת, אחד התאים המחולקים מתאר קשת של מעגל עם קצהו החופשי, שמרכזה הוא נקודת המגע שלו עם תא אחר, ויוצר חמישייה רומית או כתב יתדות (corynebacterium diphtheria, listeria).

אורז. 6. בתמונה חיידקים בצורת מוט היוצרים שרשראות (מוטות אנתרקס).

אורז. 7. בתמונה שיטת הזזה להפרדת Escherichia coli.

אורז. 8. שיטת פיצול להפרדת קורינבקטריות.

מבט על אשכולות חיידקים לאחר חלוקה

להצטברויות של תאים מתחלקים יש מגוון צורות, התלויות בכיוון מישור החלוקה.

חיידקים כדורייםמסודרים אחד בכל פעם, שניים בכל פעם (דיפלוקוקים), בשקיות, בשרשראות, או כמו אשכולות ענבים. חיידקים בצורת מוט - בשרשראות.

חיידקי ספירלה- תוהו ובוהו.

אורז. 9. בתמונה נראים מיקרוקוקים. הם עגולים, חלקים, לבנים, צהובים ואדומים. מיקרוקוקים נמצאים בכל מקום בטבע. הם חיים בחללים שונים בגוף האדם.

אורז. 10. בתמונה חיידקי דיפלוקוקוס - Streptococcus pneumoniae.

אורז. 11. חיידקי Sarcina בתמונה. חיידקי קוקואידים משולבים לחבילות.

אורז. 12. בתמונה חיידקי סטרפטוקוקוס (מהיוונית "סטרפטוס" - שרשרת). מסודר בשרשראות. הם הגורמים הגורמים למספר מחלות.

אורז. 13. בתמונה החיידקים הם סטפילוקוקים "זהובים". מסודר כמו "צרור ענבים". לאשכולות צבע זהוב. הם הגורמים הגורמים למספר מחלות.

אורז. 14. בתמונה, החיידקים המפותלים של לפטוספירה הם הגורמים למחלות רבות.

אורז. 15. בתמונה, חיידקים בצורת מוט מהסוג Vibrio.

קצב חלוקת החיידקים

קצב חלוקת החיידקים גבוה ביותר. בממוצע, תא חיידק אחד מתחלק כל 20 דקות. תוך יום אחד בלבד, תא אחד יוצר 72 דורות של צאצאים. Mycobacterium tuberculosis מתחלק לאט. כל תהליך החלוקה לוקח להם כ-14 שעות.

אורז. 16. התמונה מציגה את תהליך חלוקת תאי הסטרפטוקוקוס.

רבייה מינית של חיידקים

בשנת 1946, מדענים גילו רבייה מינית בצורה פרימיטיבית. במקרה זה, גמטות (תאי נבט זכריים ונקביים) אינם נוצרים, אולם חלק מהתאים מחליפים חומר גנטי ( רקומבינציה גנטית).

העברת גנים מתרחשת כתוצאה מ צימודים- העברה חד כיוונית של חלק מהמידע הגנטי בצורה פלסמידבמגע בין תאי חיידקים.

פלסמידים הם מולקולות DNA קטנות. הם אינם קשורים לגנום הכרומוזום ומסוגלים להשתכפל באופן אוטונומי. פלסמידים מכילים גנים המגבירים את העמידות של תאי חיידקים לתנאים סביבתיים שליליים. לעתים קרובות חיידקים מעבירים את הגנים הללו זה לזה. כמו כן מצוין העברת מידע גנים לחיידקים ממין אחר.

בהיעדר תהליך מיני אמיתי, הצימוד הוא זה שממלא תפקיד עצום בהחלפת תכונות שימושיות. זה מעביר את היכולת של חיידקים להפגין עמידות לתרופות. עבור האנושות, העברת עמידות לאנטיביוטיקה בין אוכלוסיות הגורמות למחלות מסוכנת במיוחד.

אורז. 17. בתמונה, רגע הצימוד של שני Escherichia coli.

שלבי התפתחות של אוכלוסיית חיידקים

בזריעה על מצע מזין, התפתחות אוכלוסיית החיידקים עוברת מספר שלבים.

שלב ראשוני

השלב הראשוני הוא התקופה מרגע הזריעה ועד לגדילתם. בממוצע, השלב הראשוני נמשך 1-2 שעות.

שלב עיכוב הרבייה

זהו השלב של צמיחה אינטנסיבית של חיידקים. משך הזמן הוא כשעתיים. זה תלוי בגיל התרבית, תקופת ההסתגלות, איכות המדיום התזונתי וכו'.

שלב לוגריתמי

בשלב זה מצוין שיא קצב ההתרבות והגידול באוכלוסיית החיידקים. משך הזמן הוא 5 - 6 שעות.

שלב של תאוצה שלילית

בשלב זה מציינת ירידה בקצב הרבייה, מספר החיידקים המתחלקים יורד ומספר החיידקים המתים עולה. הסיבה לתאוצה השלילית היא דלדול המדיום התזונתי. משך הזמן הוא כשעתיים.

שלב מקסימלי נייח

בשלב הנייח מצוין מספר שווה של מתים וחדשים שזה עתה נוצרו. משך הזמן הוא כשעתיים.

שלב מוות מואץ

בשלב זה, מספר התאים המתים גדל בהדרגה. משך הזמן הוא כ-3 שעות.

שלב של מוות לוגריתמי

בשלב זה, תאים חיידקיים מתים בקצב קבוע. משך הזמן הוא כ-5 שעות.

שלב ירידה

בשלב זה, תאי החיידק החיים הנותרים עוברים למצב רדום.

אורז. 18. האיור מציג את עקומת הגדילה של אוכלוסיית חיידקים.

אורז. 19. בתמונה נראים מושבות כחולות-ירוקות של Pseudomonas aeruginosa, מושבות צהובות של מיקרוקוקים, מושבות אדומות דם של Bacterium prodigiosum ומושבות שחורות של Bacteroides niger.

אורז. 20. בתמונה נראית מושבה של חיידקים. כל מושבה היא צאצא של תא בודד. במושבה, מספר התאים הוא במיליונים. מושבה גדלה תוך 1-3 ימים.

חלוקה של חיידקים רגישים מגנטית

בשנות ה-70 התגלו חיידקים החיים בים בעלי תחושת מגנטיות. המגנטיות מאפשרת ליצורים המדהימים הללו לנווט לאורך קווי השדה המגנטי של כדור הארץ ולמצוא גופרית, חמצן וחומרים אחרים שכל כך נחוצים עבורו. ה"מצפן" שלהם מיוצג על ידי מגנטוזומים, המורכבים ממגנט. בעת חלוקה, חיידקים רגישים מגנטית מחלקים את המצפן שלהם. במקרה זה, ההיצרות במהלך החלוקה הופכת לבלתי מספקת בבירור, כך שתא החיידק מתכופף ועושה שבר חד.

אורז. 21. התמונה מציגה את רגע החלוקה של חיידק רגיש מגנטית.

גידול חיידקים

בתחילת חלוקת תאי החיידק, שתי מולקולות DNA מתפצלות לקצוות שונים של התא. לאחר מכן, התא מחולק לשני חלקים שווים, המופרדים זה מזה וגדלים לגודל המקורי. קצב החלוקה של חיידקים רבים הוא בממוצע 20-30 דקות. תוך יום אחד בלבד, תא אחד יוצר 72 דורות של צאצאים.

מסת התאים בתהליך גדילה והתפתחות סופגת במהירות חומרי הזנה מהסביבה. זה מקל על ידי גורמים סביבתיים נוחים - טמפרטורה, כמות מספקת של חומרים מזינים, ה-pH הדרוש של הסביבה. תאים אירוביים דורשים חמצן. עבור אנאירובים, זה מסוכן. עם זאת, רבייה בלתי מוגבלת של חיידקים בטבע אינה מתרחשת. לאור שמש, אוויר יבש, מחסור במזון, טמפרטורת סביבה גבוהה וגורמים נוספים יש השפעה מזיקה על תא החיידק.

אורז. 22. בתמונה רגע חלוקת התא.

גורמי גדילה

גידול חיידקים מצריך חומרים מסוימים (גורמי גדילה), שחלקם מסונתזים על ידי התא עצמו, וחלקם מגיעים מהסביבה. לכל החיידקים דרישות שונות לגורמי גדילה.

הצורך בגורמי גדילה הוא מאפיין קבוע, המאפשר להשתמש בו לזיהוי חיידקים, הכנת מדיות תזונתיות ושימוש בביוטכנולוגיה.

גורמי גדילה חיידקיים (ויטמינים חיידקיים) הם יסודות כימיים, רובם ויטמינים מסיסים במים מקבוצת B. קבוצה זו כוללת גם בסיסים המין, כולין, פורין ופירימידין וחומצות אמינו נוספות. בהיעדר גורמי גדילה מתרחשת בקטריוסטזיס.

חיידקים משתמשים בגורמי גדילה בכמויות מזעריות וללא שינוי. מספר כימיקלים בקבוצה זו הם חלק מאנזימים תאיים.

אורז. 23. בתמונה רגע החלוקה של חיידק בצורת מוט.

גורמי הגדילה החשובים ביותר של חיידקים

• ויטמין B1 (תיאמין). לוקח חלק במטבוליזם של פחמימות.
• ויטמין B2 (ריבופלבין). לוקח חלק בתגובות חיזור.
• חומצה פנטותניתהוא חלק בלתי נפרד מקו-אנזים A.
• ויטמין B6 (פירידוקסין). לוקח חלק בחילוף החומרים של חומצות אמינו.
• ויטמינים B12(קובלמינים הם חומרים המכילים קובלט). הם לוקחים חלק פעיל בסינתזה של נוקלאוטידים.
• חומצה פולית. חלק מנגזרותיו הן חלק מאנזימים המזרזים את הסינתזה של בסיסים פורין ופירימידין, כמו גם כמה חומצות אמינו.
• ביוטין. משתתף בחילוף החומרים של חנקן, וגם מזרז את הסינתזה של חומצות שומן בלתי רוויות.
• ויטמין PP(חומצה ניקוטינית). משתתף בתגובות חיזור, יצירת אנזימים ומטבוליזם של שומנים ופחמימות.
• ויטמין H(חומצה פראמינובנזואית). זהו גורם גדילה עבור חיידקים רבים, כולל אלה המאכלסים את המעי האנושי. חומצה פולית מסונתזת מחומצה פארא-אמינו-בנזואית.
• תאומים. זהו חלק בלתי נפרד מכמה אנזימים הלוקחים חלק בתגובות חמצון.
• כולין. לוקח חלק בתגובות של סינתזת שומנים של דופן התא. הוא ספק של קבוצת המתיל בסינתזה של חומצות אמינו.
• בסיסים של פורין ופירימידין(אדנין, גואנין, קסנטין, היפוקסנטין, ציטוזין, תימין ואורציל). חומרים נחוצים בעיקר כמרכיבים של חומצות גרעין.
• חומצות אמינו. חומרים אלה הם המרכיבים של חלבוני התא.

צורך בגורמי גדילה של חיידקים מסוימים

אוקסוטרופיםכדי להבטיח חיים, הם זקוקים לאספקת כימיקלים מבחוץ. לדוגמה, קלוסטרידיה אינם מסוגלים לסנתז לציטין וטירוזין. Staphylococci זקוקים לצריכה של לציטין וארגינין. סטרפטוקוקים זקוקים לצריכה של חומצות שומן - מרכיבים של פוספוליפידים. Corynebacteria ו Shigella זקוקים לצריכת חומצה ניקוטינית. Staphylococcus aureus, pneumococcus ו-brucella זקוקים לצריכת ויטמין B1. סטרפטוקוקים וחיידקי טטנוס - בחומצה פנטותנית.

פרוטוטרופיםלסנתז באופן עצמאי את החומרים הדרושים.

אורז. 24. תנאים סביבתיים שונים משפיעים על צמיחת מושבות חיידקים בדרכים שונות. משמאל - צמיחה יציבה בצורת מעגל שמתרחב לאט. בצד ימין - צמיחה מהירה בצורה של "יורה".

לימוד הצורך של חיידקים בגורמי גדילה מאפשר למדענים להשיג מסה מיקרוביאלית גדולה, הנחוצה כל כך בייצור של חומרים אנטי-מיקרוביאליים, סמים וחיסונים.

קראו עוד על חיידקים במאמרים:

רבייה של חיידקים היא מנגנון להגדלת מספר אוכלוסיות החיידקים. חלוקת חיידקים היא אופן ההתרבות העיקרי. לאחר החלוקה, החיידק אמור להגיע לגודל של מבוגרים. חיידקים גדלים על ידי ספיגה מהירה של חומרים מזינים מסביבתם. הצמיחה דורשת חומרים מסוימים (גורמי גדילה), שחלקם מסונתזים על ידי תא החיידק עצמו, וחלקם מגיעים מהסביבה.

על ידי לימוד הצמיחה והרבייה של חיידקים, מדענים מגלים כל הזמן את התכונות המועילות של מיקרואורגניזמים, שהשימוש בהם בחיי היומיום ובייצור מוגבל רק על ידי תכונותיהם.

פעילות חיידקים מאופיינת בצמיחה- היווצרות מרכיבים מבניים ותפקודיים של התא והגידול בתא החיידק עצמו, כמו גם רבייה- רבייה עצמית, המובילה לעלייה במספר תאי החיידק באוכלוסייה.

חיידקים מתרביםעל ידי ביקוע בינארי לשניים, לעתים רחוקות יותר על ידי ניצנים. Actinomycetes, כמו פטריות, יכולים להתרבות על ידי נבגים. Actinomycetes, בהיותם חיידקים מסועפים, מתרבים על ידי פיצול של תאים חוטיים. חיידקים גראם חיוביים מתחלקים על ידי חדירת מחיצות החלוקה המסונתזת לתוך התא, וחיידקים גראם שליליים מתחלקים על ידי התכווצות, כתוצאה מהיווצרות דמויות בצורת משקולת, מהן נוצרים שני תאים זהים.

חלוקת תאים קדמהשכפול של הכרומוזום החיידקי לפי סוג שמרני למחצה (שרשרת ה-DNA הדו-גדילית נפתחת וכל גדיל מושלם על ידי גדיל משלים), מה שמוביל להכפלת מולקולות ה-DNA של גרעין החיידק - הנוקלואיד.

שכפול ה-DNA מתרחש בשלושה שלבים: התחלה, התארכות או גדילת שרשרת וסיום.

רבייה של חיידקים במצע תזונתי נוזלי.חיידקים שנזרעים בנפח מסוים, בלתי משתנה של המדיום התזונתי, מתרבים, צורכים חומרים תזונתיים, מה שמוביל בהמשך לדלדול המדיום התזונתי ולהפסקת גידול החיידקים. גידול חיידקים במערכת כזו נקרא גידול תקופתי, והתרבות נקראת תקופתית. אם תנאי הגידול נשמרים על ידי אספקה ​​רציפה של תווך תזונתי טרי ויציאה של אותו נפח של נוזל תרבית, אזי גידול כזה נקרא רציף, והתרבית נקראת רציפה.

כאשר מגדלים חיידקים על מצע מזין נוזלי, קרוב לתחתית, מפוזר או משטח (בצורת סרט) נצפית גידול תרבות. הצמיחה של תרבית תקופתית של חיידקים הגדלים על מצע תזונתי נוזלי מחולקת למספר שלבים, או תקופות:

1. שלב הפיגור;

2. שלב של צמיחה לוגריתמית;

3. שלב צמיחה נייח, או ריכוז מקסימלי

בַּקטֶרִיָה;

4. שלב של מוות חיידקים.

ניתן לתאר את השלבים הללו בצורה גרפית כמקטעים של עקומת רביית החיידקים, המשקפת את התלות של הלוגריתם של מספר התאים החיים בזמן גידולם.

שלב השהיה- התקופה שבין זריעת חיידקים לתחילת הרבייה. משך שלב הפיגור הוא בממוצע 4-5 שעות.במקביל, החיידקים מתגברים ומתכוננים לחלוקה; כמות חומצות הגרעין, החלבון ורכיבים אחרים עולה.

שלב גדילה לוגריתמי (מעריכי).היא תקופה של חלוקה אינטנסיבית של חיידקים. משך הזמן הוא כ-5-6 שעות.בתנאי גדילה אופטימליים, חיידקים יכולים להתחלק כל 20-40 דקות. בשלב זה, החיידקים הם הפגיעים ביותר, מה שמוסבר ברגישות הגבוהה של הרכיבים המטבוליים של תא הגדל במהירות למעכבי סינתזת חלבונים, חומצות גרעין וכו'.

ואז מגיע שלב הצמיחה הנייח., שבו מספר התאים הקיימא נותר ללא שינוי, המהווים את הרמה המקסימלית (ריכוז M). משך הזמן שלו מתבטא בשעות ומשתנה בהתאם לסוג החיידק, מאפיינים וגידולם.

שלב המוות משלים את תהליך גדילת החיידקים, המתאפיין במוות של חיידקים במצבי דלדול מקורות המדיום התזונתי והצטברות תוצרים מטבוליים של חיידקים בו. משך הזמן שלו נע בין 10 שעות למספר שבועות. עוצמת הגדילה והרבייה של החיידקים תלויה בגורמים רבים, לרבות ההרכב האופטימלי של המדיום התזונתי, פוטנציאל חיזור, pH, טמפרטורה וכו'.

רבייה של חיידקים על מצע תזונתי צפוף.חיידקים הגדלים על גבי חומרי הזנה צפופים יוצרים מושבות מעוגלות מבודדות עם קצוות אחידים או לא אחידים (צורות S ו-R), בעלות עקביות וצבע שונים, בהתאם לפיגמנט החיידקי.

פיגמנטים מסיסים במים מתפזרים לתוך המצע התזונתי וצובעים אותו. קבוצה נוספת של פיגמנטים אינה מסיסים במים אך מסיסים בממיסים אורגניים. ולבסוף, ישנם פיגמנטים שאינם מסיסים לא במים ולא בתרכובות אורגניות.

הפיגמנטים הנפוצים ביותר בקרב מיקרואורגניזמים הם קרוטנים, קסנטופילים ומלנינים. מלנינים הם פיגמנטים שחורים, חומים או אדומים בלתי מסיסים המסונתזים מתרכובות פנוליות. מלנינים, יחד עם קטלאז, סופראוקסיד cismutase, ו-peroxidases, מגנים על מיקרואורגניזמים מפני ההשפעות של רדיקלי חמצן חמצן רעילים. לפיגמנטים רבים יש השפעות אנטי-מיקרוביאליות, דמויות אנטיביוטיקה.

עקומת הגדילה מאפיינת צמיחה ורבייה של חיידקים בתנאי סביבה מסוימים. עקומת הצמיחה מתקבלת ממחקר תרבות אצווה.

תרבות תקופתיתמדובר באוכלוסיית מיקרואורגניזמים המתפתחת בנפח מצומצם של הסביבה ללא אספקת חומרי הזנה.

שלב 1 - ראשוני - חיידקים גדלים אך אינם מתרבים

שלב 2 - שלב גדילת lg - חיידקים מתרבים באופן אינטנסיבי

3 פאזי - נייח - רבייה - שווה לתמותה

שלב 4 - מוות - תוצרים מטבוליים מצטברים, המדיום התזונתי מתרוקן, חיידקים מתים.

גורמים חיצוניים עשויים להיות

• פעולה בקטריוסטטית- לעכב את הרבייה והצמיחה של חיידקים
• פעולה קוטל חיידקים- להרוג חיידקים

אנזימים חיידקיים

- אנזימים- חלבונים ספציפיים המזרזים תגובות כימיות. אנזימים גורמים לחלוקה מחדש של צפיפות האלקטרונים ולעיוות מסוים של מולקולת המצע. זה מוביל להיחלשות של קשרים תוך מולקולריים, אנרגיית ההפעלה פוחתת והתגובה מואצת.

סיווג אנזימים -

1. לפי סוג התגובה המזוזת - אוקסידודורדוקטזות, ליאזות, טרנספראזות, הידרולאזות וכו'.
2. על ידי לוקליזציה - אנדונזימים - מזרזים תגובות בתוך התא. אקסואנזימים - המופרשים מתא החיידק, מזרזים את הפירוק
3. בקרה גנטית של היווצרות - מכוננת (במשך כל מחזור החיים, נוכחות מצע אינה משפיעה), ניתנת להשראה - הם נוצרים בתגובה לנוכחות מצע
4. לפי המצע - פרוטאוליטי - מפרקים חלבונים, סכרוליטי - מפרקים פחמימות, ליפוליטי - מפרקים שומנים.

חשיבותם של אנזימים.

1. הסינתזה של אנזימים נקבעת, לכן, קביעת התכונות האנזימטיות משמשת לזיהוי אורגניזמים

2. אנזימים של חיידקים קובעים את הפתוגניות שלהם

3. תכונות אנזימטיות משמשות בתעשיית המיקרוביולוגיה

קביעת אנזימים חיידקיים

פרוטאזות מפרקות חלבונים לחומצות אמינו, אוריאה, אינדול, מימן גופרתי, אמוניה. על מדיה עם חלבון, פרוטאזות מזוהות על ידי בידוד מוצרים אלה. השתמש בג'לטין, נזילות של המדיום. על מי גבינה מכורבל לפי נזילותו ועל חלב לפי בירורו. קזאין - יתפרק, החלבון יקרש. ב-BCH לשחרור גז אינדול ומימן גופרתי, המתגלים באמצעות ניירות אינדיקטור

קביעת אנזימים המפרקים פחמימות - סכרוליטי. אנזימים אלו מפרקים פחמימות לאלדהידים, חומצות, פחמן דו חמצני ו- H2. כדי לקבוע אותם, השתמש ב-MPB או ב-MPA, הוסף אינדיקטור של היווצרות חומצה + פחמימה + ציפה להיווצרות גזים. לפי עיקרון זה נוצרות הסביבות של גיס ופסטרל. אם אור הסביבה משתנה, גז משתחרר, ואז פחמימות מתפצלות. משתמשים בחנוסוכרים. על עיקרון זה נוצרים פאנלים, טבליות, מערכות מחוון נייר, NIB - מערכות של ניירות חיווי, שפופרת אנרגיה והתקנים לרישום פעילות אנזימטית (נוצרת חומצה פחמית => יש צורך באינדיקטורים עם Ph)

אנזימים ליפוליטים - ליפאזות - מתגלים על JSA - אגר חלמון-מלח, המכיל חלמון, בו שומנים רבים והרס השומנים מלווה בהארה של המדיום.

גידול של מיקרואורגניזמים.

זה מקבל מספר גדול של חיידקים על מדיום תזונתי. מטרות הטיפוח. הטיפוח מתבצע עבור

1. חקר תכונות מיקרוביולוגיות

2. לאבחון זיהומים

3. להשיג מוצר ביולוגי - מחיידקים או מתקבל באמצעות חיידקים.

תרופות כאלה יכולות להיות טיפוליות, אבחנתיות, מניעתיות. תנאים לטיפוח חיידקים

1. נוכחות של מדיום תזונתי מלא.
2. טמפרטורה אופטימלית
3. אווירת הטיפוח היא חמצן או היעדרו.
4. זמן טיפוח - גידול גלוי לאחר 18-48 שעות, אך חלק - שחפת למשל - 3-4 שבועות
5. אור חלקם יגדלו רק בנוכחות אור.

שיטות לטיפוח אירובי

1. נייח - על פני האגר
2. שיטת גידול עמוק עם אוורור בינוני. אוורור מתבצע כדי להמיס חמצן בסביבה.
3. טיפוח רציף - השתמשו באמצעי הזנה זורם.

תכונות תרבותיות של מיקרואורגניזמים. אלו הן תכונות של גידול חיידקים על חומרי הזנה.

על חומרי הזנה נוזליים, חיידקים גורמים לעכירות של המדיום, יכולים ליצור משקעים - קרוב לתחתית, פריאטלי, ויכולים ליצור סרט על פני המדיום. מושבות נוצרות על חומרי הזנה צפופים.

המושבה- הצטברות מבודדת של מיקרואורגניזמים מאותו מין על מצע מזין צפוף. יש לו גודל מסוים, משטח, קצה, צורה, עקביות, מבנה, צבע.

סוגי מושבות

S-חלק - צורה עגולה, קצוות חלקים, משטח חלק.

R-מושבות - קצוות מחוספסים, לא אחידים, משטח מפוספס

מושבת SR 0 ביניים - קצוות ומשטח מעט לא אחידים.

תכונות של טיפוח אנאירובים. לטיפוח אנאירובים נוצרים תנאים נטולי חמצן. זה מושג

1. התחדשות של המדיום התזונתי - המדיום התזונתי מבושל וחמצן מומס יוצא מהתווך.
2. שימוש במכשירים מיוחדים - אנארוסטטים ומייבשי ייבוש. בהם, חמצן נספג או על ידי סופגים כימיים או נשאבים החוצה מהמכשיר.
3. הוספת חומרים מצמצמים למדיום - חומרים מתחמצנים בקלות ובמהירות - פחמימות, ציסטאין, פיסות איברים פרנכימליים, חומצה אסקורבית. על עיקרון זה נוצרה סביבה לאנאירובים - Keith-Tarozzi - סביבה לאנאירובים. הוא מכיל BCH, פחמימה וחתיכות כבד המכילות ציסטאין.
4. שיטות זריעה מיוחדות. זריעה בשמן, זריעה בשפופרת ויון-וניאן, זריעה לפי פורטנר. אירובים ואנאירובים מאוכלסים על גבי כוס - אירוביים סופגים חמצן ומתקבלת סביבה אנאירובית.

בידוד של תרבויות טהורות.

תרבות טהורה- אוכלוסיית מיקרואורגניזמים מאותו מין, המבודדת על מצע תזונתי נוזלי או מוצק בכמויות גדולות.

יעדי בחירה.

1. אבחון של זיהומים. הבידוד של תרבויות טהורות הוא הבסיס של השיטה הבקטריולוגית. מבוסס על בידוד התרבות הטהורה וזיהויה. זיהוי הוא ההגדרה של מין.
2. השגת מוצרים ביולוגיים
3. חקר התכונות הביולוגיות של חיידקים
4. מחקר סניטרי והיגייני

שלבים של בידוד תרבות טהורה של אירובי.

1. בדיקת התערובת - מריחת כתם גראם.
2. הפרדת התערובת וקבלת מושבות. הדיסוציאציה מתבצעת 1) לפי דרייגלסקי - משיכות על פני האגר. לולאה לקחת את החומר ולחסן על אגר. זריעה של מרית על מספר כוסות. 2) שיטת דילול סדרתי. 3) קוך - שיטת דילול סדרתי באגר מותך.
3. בדיקת תדירות מושבה, מריחה, כתם גרם
4. עיבוד משנה של חומר ממושבות על נטיית אגר כדי לצבור תרבות טהורה. התרבות הטהורה שנבחרה מזוהה על ידי תכונות - מורפולוגיות, טינטקטוריות, תרבותיות, אנזימטיות ואחרות.

בידוד של תרבות טהורה של אנאירובים

1. הצטברות אנאירובים. את התערובת מחסנים על מדיום Kittarocy ומחממים בטמפרטורה של 80 מעלות למשך 10 דקות. אנאירובים היוצרים נבגים נשמרים, בעוד שאחרים - צורות וגטטיביות מתות. לאחר מכן מטפחים את המצע התזונתי, הנבגים נובטים ומצטברים

2. השגת מושבות לפי צייזלר, מתקבלות מושבות אנאירוביות על פני האגר באנאירוסטאט, לפי וינברג מתקבלות מושבות בצינורות Veyon-Vignal.

3. בדיקת תדירות מושבות - מריחה, כתם גראם

4. זריעה חוזרת של מושבות על מדיום Kittarocy, הצטברות על ידי אנאירובים, תרבות טהורה.

5. זיהוי, קביעת סוג האנאירובי.

דרכים אחרות לבודד תרבויות טהורות.

1. ניתן להשתמש בטמפרטורות אופטימליות
2. בידוד נבגים כאשר התערובת מחוממת 10 דקות ב-80 מעלות
3. שימוש בתופעת הנחיל - התפשטות מעבר לאזור הזריעה.
4. שיטת שוקביץ' היא בידוד של תרבות טהורה של מיקרואורגניזמים עם צמיחה זוחלת.
5. יכולת סינון של חיידקים - היכולת לעבור דרך מסננים בעלי גודל מסוים של נבגים. טיפול בתערובת בקרניים אולטרה סגולות, אולטרסאונד, אנטיסרה, קבלת תרבית טהורה של מיקרואורגניזמים עמידים לגורמים אלו.
6. על ידי אלקטרופורזה של התערובת. אורגניזמים בעלי מטען מסוים יצטברו באנודה או הקתודה.
7. השתמש במיקרומניפולטור. תחת מיקרוסקופ, קח תא וקבל תרבית טהורה - שיבוט - צאצא של תא חיידקי אחד. השימוש באמצעי תזונה אלקטיביים.
8. מרה, מלחי thiurite, נתרן כלורי, אנטיביוטיקה מתווספים למדיה תזונתית, ומבודדת תרבות טהורה של מיקרואורגניזמים עמידים.
9. אתה יכול להשתמש בסביבות אבחון דיפרנציאלי.
10. אתה יכול להשתמש בשיטה הביולוגית. עכברים לבנים נדבקים תוך צפקית בתערובת של חיידקים ובשל טרופיות החיידקים מצטברים באיבר ספציפי.

פיגמנטים של חיידקים.

אלו הם צבעים המופרשים על ידי תא חיידקי, הסינתזה שלהם נקבעת גנטית. לפי המבנה הכימי, פיגמנטים יכולים להיות קרוטנואידים - אדום-צהוב, פירול - ירוק, צבעי פנוזין - כחול-ירוק ומלנין - אנזימים שחורים.

צהוב - סטפילוקוקוס זהוב, כחול-ירוק - Pseudomonas aeruginosa

פיגמנטים מחולקים ל

1. פיגמנטים בלתי מסיסים - מכתים רק מושבות
2. פיגמנטים מסיסים - יכולים להיות מסיסים באלכוהול, מים

פיגמנטים נוצרים, ככלל, בחיידקים שנמצאים במיקרופלורה באוויר, במיקרואורגניזמים עמידים לאנטיביוטיקה, בגלל. הם מטבוליטים משניים ופיגמנטים נוצרים לעתים קרובות בנוכחות אור.

תפקוד של פיגמנטים

1. פיגמנטים מעורבים בחילוף החומרים
2. להגביר עמידות לאנטיביוטיקה
3. מגביר את עמידות ה-UV על ידי הגנה על אזורים הרגישים לפוטו-אוקסידציה

ל-צורות של חיידקים.

נפתח בשנת 1935 אלו הם מיקרואורגניזמים חסרי דופן תא, אך שומרים על היכולת לגדול ולהתרבות. צורות L נוצרות ברוב ההטרוטרופים והפטריות. גורמים הגורמים לשינוי L -

1. אנטיביוטיקה

2. חומצות אמינו - גליצין, מתיונין, לאוצין ועוד כמה.

3. אנזימים - ליזוזים.

4. גורמים של מאקרואורגניזם - מאקרוגופים, מחמאה

גורמים אלה הורסים את דופן התא או פועלים על הגנום של התא והסינתזה של מרכיבי דופן התא אינה מתרחשת.

נכסיםלטפסים.

1. צורות L מבטיחות את הישרדותם של חיידקים בתנאי סביבה משתנים.
2. דומה מבחינה מורפולוגית בסוגים מסוימים של חיידקים. הם פולימורפיים - כדוריים, גרם שליליים. הם יוצרים מושבות מסוג A - מושבות קטנות על פני המושבות הבינוני וסוג B - מרכז כהה וקצוות מוגבהים, המושבות גדלות לתוך המדיום המזין.
3. אנאירובים או מיקרואירופילים
4. לצורות L יש הרבה דרכים להתרבות - ביקוע בינארי, ניצנים, פיצול, בשילוב.
5. יש להם ארסיות מופחתת, הם חסרי הידבקות, ויש להם תכונות אנטיגניות שינו.
6. הם מסוגלים להפוך - לחזור לצורתם החיידקית המקורית

ולגרום לזיהומים קשים לטיפול.

זאת בשל העובדה שצורות L - עמידות לאנטיביוטיקה והן עמידות לגורמי ההגנה של המקרואורגניזם, לנוגדנים, פגוציטוזיס, מחמאה.

צורות לא מעובדות של חיידקי NFB

אלו הם חיידקים בעלי פעילות מטבולית, אך אינם גדלים על חומרי הזנה, ניתן להבחין במעבר לצורה בלתי ניתנת לתרבות במיקרואורגניזמים רבים כאשר הם נחשפים לתנאים לא נוחים. המעבר הזה נשלט גנטית. המעבר מתבצע בהשפעת גורמים

1. טמפרטורה נמוכה במיוחד
2. ריכוז מלח
3. אוורור הסביבה
4. כמות חומרים מזינים

הערך של צורות לא מעובדות. בצורה זו, הם מאוחסנים בסביבה החיצונית בין מגיפות, ואם הם נכנסים למקרואורגניזם, ניתן לגדל אותם מחדש - להחיות אותם - זה מסביר את נוכחותן של מחלות מוקד טבעיות.

זיהוי -

1. ספירת תאים ישירה

2. איתור פעילות DNA

3. שיטות מחקר גנטי.

מושגי גדילה ורבייה של חיידקים

עבור אבחון מיקרוביולוגי, חקר מיקרואורגניזמים, ולמטרות ביוטכנולוגיות, מיקרואורגניזמים מעובדים על חומרי הזנה מלאכותיים.

תַחַת צמיחת חיידקיםלהבין את הגידול במסת התאים מבלי לשנות את מספרם באוכלוסיה כתוצאה מהתרבות המתואמת של כל הרכיבים והמבנים התאיים. עלייה במספר התאים באוכלוסיית מיקרואורגניזמים מסומנת במונח "שִׁעתוּק".הוא מאופיין בזמן היצירה (מרווח הזמן שבמהלכו מספר התאים מוכפל) ובמושג כמו ריכוז החיידקים (מספר התאים ב-1 מ"ל).

בניגוד למחזור החלוקה המיטוטי באאוקריוטים, רבייתם של רוב הפרוקריוטים (חיידקים) מתרחשת בביקוע בינארי, והאקטינומיציטים בניצנים. יתרה מכך, כל הפרוקריוטים קיימים במצב הפלואידי, שכן מולקולת ה-DNA מיוצגת בתא ביחיד.

אוכלוסיית חיידקים

כאשר חוקרים את תהליך רביית החיידקים, יש לקחת בחשבון שחיידקים קיימים תמיד בצורה של אוכלוסיות רבות יותר או פחות, וההתפתחות אוכלוסיית חיידקיםבמדיום מזין נוזלי בתרבות אצווה יכול להיחשב כמערכת סגורה. ישנם 4 שלבים בתהליך זה:

• 1 - התחלתי,אוֹ שלב הפיגור,אוֹ שלב הפיגור,- מאופיין בתחילת גידול תאים אינטנסיבי, אך קצב החלוקה שלהם נשאר נמוך;
• 2 - לוגריתמי,אוֹ שלב יומן,אוֹ שלב אקספוננציאלי,- מאופיין בקצב מרבי קבוע של חלוקת תאים ועלייה משמעותית במספר התאים באוכלוסייה;
• 3 - שלב נייח- מתרחש כאשר מספר התאים באוכלוסיה מפסיק לגדול. זה נובע מהעובדה שקיים איזון בין מספר התאים החדשים שנוצרו וגוססים. מספר תאי החיידק החיים באוכלוסיה ליחידת נפח של המדיום התזונתי בשלב הנייח מכונה ריכוז M. אינדיקטור זה הוא תכונה אופיינית לכל סוג של חיידקים;
• רביעי - שלב הגסיסה (מוות לוגריתמי)- מאופיין בדומיננטיות של מספר התאים המתים באוכלוסיה וירידה מתקדמת במספר התאים החיים באוכלוסייה. הפסקת הצמיחה במספר (רבייה) של אוכלוסיית המיקרואורגניזמים מתרחשת עקב דלדול המדיום התזונתי ו/או הצטברות תוצרים מטבוליים של תאים מיקרוביאליים בו. לכן, על ידי הסרת תוצרים מטבוליים ו/או החלפת המדיום התזונתי, ויסות המעבר של אוכלוסיית החיידקים מהשלב הנייח לשלב הגוסס, ניתן ליצור מערכת ביולוגית פתוחה המבקשת לבטל את האיזון הדינמי ברמה מסוימת. של התפתחות האוכלוסייה.

תהליך זה של גידול מיקרואורגניזמים נקרא תרבות זרימה (תרבות מתמשכת).צמיחה בתרבית מתמשכת מאפשרת להשיג מסות גדולות של חיידקים במהלך גידול זרימה במכשירים מיוחדים (כימוסטאטים ועכורים) ומשמשת בייצור חיסונים, וכן בביוטכנולוגיה להשגת חומרים פעילים ביולוגית שונים המיוצרים על ידי מיקרואורגניזמים.

כדי ללמוד תהליכים מטבוליים לאורך מחזור חלוקת התא, אפשר גם להשתמש גידולים סינכרוניים- תרביות כאלה של חיידקים, שכל בני אוכלוסייתם נמצאים באותו שלב של המחזור. זה מושג באמצעות טכניקות טיפוח מיוחדות.

עם זאת, לאחר מספר חלוקות בו-זמנית, מתלה התא המסונכרן עובר בהדרגה לחלוקה א-סינכרונית, כך שמספר התאים גדל עוד יותר, לא עוד בשלבים, אלא ברציפות.

מושבות

כאשר מגדלים אותם על חומרי הזנה צפופים, נוצרים חיידקים מושבות- גלוי לעין בלתי מזוינת, הצטברות של חיידקים מאותו מין, שהוא לרוב צאצא של תא אחד.

מושבות של חיידקים ממינים שונים שונות:

• טופס;
• גודל;
• שְׁקִיפוּת;
• צֶבַע;
• גוֹבַה;
• אופי המשטח והקצוות;
• עֲקֵבִיוּת.

אופי המושבות הוא אחד המאפיינים הטקסונומיים של חיידקים.