Pomoc w Tele2, taryfach, pytaniach

Wzrost i rozmnażanie

Określenie „wzrost” oznacza wzrost masy cytoplazmatycznej pojedynczej komórki lub grupy bakterii w wyniku syntezy materiału komórkowego (np. białka, RNA, DNA). Po osiągnięciu określonego rozmiaru komórka przestaje rosnąć i zaczyna się rozmnażać.

Rozmnażanie drobnoustrojów oznacza ich zdolność do samoreprodukcji, zwiększania liczby osobników na jednostkę objętości. W przeciwnym razie możemy powiedzieć: rozmnażanie to wzrost liczby osobników populacji drobnoustrojów.

Bakterie rozmnażają się głównie przez prosty podział poprzeczny (rozmnażanie wegetatywne), który zachodzi w różnych płaszczyznach, z tworzeniem różnorodnych kombinacji komórek (kiść winogron - gronkowce, łańcuchy - paciorkowce, pary - diplokoki, bele, paczki - sarcyny itp.). Proces podziału składa się z kilku następujących po sobie etapów. Pierwszy etap rozpoczyna się utworzeniem poprzecznej przegrody w środkowej części komórki (ryc. 6), która początkowo składa się z błony cytoplazmatycznej dzielącej cytoplazmę komórki macierzystej na dwie komórki potomne. Równolegle syntetyzuje się ścianę komórkową, która tworzy pełnoprawną przegrodę między dwiema komórkami potomnymi. W procesie podziału bakterii ważnym warunkiem jest replikacja (podwojenie) DNA, którą przeprowadzają enzymy polimerazy DNA. Kiedy DNA jest duplikowane, wiązania wodorowe są zrywane i powstają dwie nici DNA, z których każda znajduje się w komórkach potomnych. Co więcej, potomne jednoniciowe DNA przywracają wiązania wodorowe i ponownie tworzą dwuniciowe DNA.

Replikacja DNA i podziały komórkowe zachodzą w określonym tempie właściwym dla każdego rodzaju drobnoustroju, które zależy od wieku hodowli i charakteru pożywki. Na przykład tempo wzrostu Escherichia coli mieści się w zakresie od 16 do 20 minut; w Mycobacterium tuberculosis podział następuje dopiero po 18-20 godzinach; hodowla komórek ssaków trwa 24 godziny. W rezultacie bakterie większości gatunków rozmnażają się prawie 100 razy szybciej niż komórki kultur tkankowych.

Proces reprodukcji hodowli drobnoustrojów na niewymiennym podłożu przebiega nierównomiernie. Definiuje cztery główne fazy.

1. Faza początkowa (faza opóźnienia) lub faza spoczynku. W tym czasie kultura dostosowuje się do pożywki. W komórce drobnoustrojów wzrasta zawartość RNA, a przy jego pomocy następuje synteza niezbędnych enzymów.

2. Faza wykładnicza (logarytmiczna). charakteryzuje się maksymalnym wzrostem komórek w hodowli, idzie wykładniczo (1, 2,4, 8, 16, 256 itd.). W tym czasie w pożywce znajduje się większość młodych i biologicznie aktywnych komórek. Pod koniec fazy, gdy pożywka się wyczerpie, zanikają substancje niezbędne danemu drobnoustrojowi, zmniejsza się ilość tlenu, następuje wzrost produktów przemiany materii – wzrost kultury spowalnia. Krzywa stopniowo przyjmuje kierunek poziomy.

3. faza stacjonarna, lub okres dojrzałości, przedstawia graficznie linię biegnącą równolegle do osi x. Następuje równowaga między liczbą nowo powstałych i martwych komórek. Zmniejsza się ilość pożywki, zwiększa się gęstość komórek w populacji, zwiększa się toksyczne działanie produktów przemiany materii – wszystko to powoduje śmierć komórki.

4. Faza umierania. W tej fazie obserwuje się nie tylko spadek, ale także zmianę komórek. Pojawiają się zdegradowane formy, a także zarodniki. Po kilku tygodniach lub miesiącach kultura umiera. Dzieje się tak, ponieważ toksyczne odpady nie tylko hamują, ale także zabijają komórki drobnoustrojów.

W ten sposób dzięki procesom metabolizmu zachowana jest życiowa aktywność komórki drobnoustroju. Tlenowce potrzebują tlenu do oddychania, podczas gdy beztlenowce wykorzystują azotany i siarczany do oddychania i fermentacji. Mikroorganizmy przyswajają substancje organiczne i nieorganiczne ze środowiska zewnętrznego, utleniając je, uzyskują niezbędną energię i pierwiastki plastyczne. Rezultatem jest wzrost komórek. Po osiągnięciu niezbędnego etapu dojrzałości komórka rozmnaża się przez prosty podział. W toku swojej aktywności życiowej mikroorganizmy stopniowo zużywają składniki pokarmowe, uwalniając do środowiska swoje metabolity, zmieniając tym samym skład środowiska i czyniąc je niezdatnym do życia.

Rozmnażanie bakterii przez rozszczepienie jest najpowszechniejszą metodą zwiększania liczebności populacji drobnoustrojów. Po podziale bakterie rosną do swoich pierwotnych rozmiarów, co wymaga pewnych substancji (czynników wzrostu).

Metody rozmnażania bakterii są różne, ale dla większości ich gatunków forma rozmnażania bezpłciowego jest nieodłączną częścią metody podziału. Bakterie rzadko rozmnażają się przez pączkowanie. Rozmnażanie płciowe bakterii występuje w prymitywnej formie.

Ryż. 1. Na zdjęciu komórka bakteryjna w fazie podziału.

Aparat genetyczny bakterii

Aparat genetyczny bakterii jest reprezentowany przez pojedynczy DNA - chromosom. DNA jest zamknięte w pierścieniu. Chromosom znajduje się w nukleotydzie, który nie ma błony. Komórka bakteryjna zawiera plazmidy.

nukleoid

Nukleoid jest analogiczny do jądra. Znajduje się w środku komórki. Zlokalizowane jest w nim DNA - nośnik informacji dziedzicznej w złożonej formie. Nieskręcony DNA osiąga długość 1 mm. Substancja jądrowa komórki bakteryjnej nie ma błony, jąderka i zestawu chromosomów i nie jest podzielona przez mitozę. Przed podziałem nukleotyd jest podwojony. Podczas podziału liczba nukleotydów wzrasta do 4.

Ryż. 2. Na zdjęciu komórka bakteryjna na rozcięciu. W centralnej części widoczny nukleotyd.

plazmidy

Plazmidy to autonomiczne cząsteczki zwinięte w pierścień dwuniciowego DNA. Ich masa jest znacznie mniejsza niż masa nukleotydu. Pomimo faktu, że informacje dziedziczne są zakodowane w DNA plazmidów, nie są one niezbędne i niezbędne dla komórki bakteryjnej.

Ryż. 3. Zdjęcie przedstawia plazmid bakteryjny.

Etapy podziału

Po osiągnięciu określonej wielkości właściwej dla dorosłej komórki uruchamiane są mechanizmy podziału.

replikacja DNA

Replikacja DNA poprzedza podział komórki. Mezosomy (fałdy błony cytoplazmatycznej) przechowują DNA do czasu zakończenia procesu podziału (replikacji).

Replikacja DNA odbywa się za pomocą enzymów polimerazy DNA. Podczas replikacji dochodzi do zerwania wiązań wodorowych w 2-niciowym DNA, w wyniku czego z jednego DNA powstają dwa potomne jednoniciowe. Następnie, gdy DNA potomne zajmie swoje miejsce w oddzielonych komórkach potomnych, są one przywracane.

Gdy tylko replikacja DNA zostanie zakończona, w wyniku syntezy pojawia się zwężenie, dzielące komórkę na pół. Najpierw nukleotyd ulega podziałowi, a następnie cytoplazmie. Synteza ściany komórkowej kończy podział.

Ryż. 4. Schemat podziału komórki bakteryjnej.

Wymiana segmentów DNA

W pałeczkach siana proces replikacji DNA kończy się wymianą 2 segmentów DNA.

Po podziale komórki powstaje mostek, wzdłuż którego DNA jednej komórki przechodzi do drugiej. Następnie dwa DNA przeplatają się. Niektóre odcinki obu DNA sklejają się. W miejscach adhezji następuje wymiana segmentów DNA. Jeden z DNA wraca do pierwszej komórki wzdłuż skoczka.

Ryż. 5. Wariant wymiany DNA w prątkach siana.

Typy podziałów komórkowych bakterii

Jeśli podział komórki wyprzedza proces podziału, powstają wielokomórkowe pręciki i ziarniaki.

Przy synchronicznym podziale komórek powstają dwie pełnoprawne komórki potomne.

Jeśli nukleotyd dzieli się szybciej niż sama komórka, powstają bakterie wielonukleotydowe.

Sposoby oddzielania bakterii

Dzielenie przez łamanie

Podział przez rozbicie jest charakterystyczny dla pałeczek wąglika. W wyniku tego podziału komórki pękają w stawach, zrywając mostki cytoplazmatyczne. Następnie odpychają się, tworząc łańcuchy.

separacja ślizgowa

Podczas przesuwania separacji po podziale komórka oddziela się i niejako ślizga po powierzchni innej komórki. Ta metoda separacji jest typowa dla niektórych form Escherichia.

podział podział

Przy podziale podzielonym jedna z podzielonych komórek opisuje łuk koła z wolnym końcem, którego środek jest punktem jej kontaktu z inną komórką, tworząc rzymską piątkę lub pismo klinowe (corynebacterium diphtheria, listeria).

Ryż. 6. Na zdjęciu bakterie w kształcie pałeczek tworzące łańcuchy (pręciki wąglika).

Ryż. 7. Na zdjęciu metoda ślizgowa do oddzielania Escherichia coli.

Ryż. 8. Metoda rozszczepiania do oddzielania maczugowców.

Widok skupisk bakterii po podziale

Nagromadzenia dzielących się komórek mają różne kształty, które zależą od kierunku płaszczyzny podziału.

bakterie kuliste ułożonych pojedynczo, po dwa (diplokoki), w workach, na łańcuchach lub jak kiście winogron. Bakterie pałeczkowate - w łańcuszkach.

Bakterie spiralne- chaotyczny.

Ryż. 9. Zdjęcie przedstawia mikrokoki. Są okrągłe, gładkie, koloru białego, żółtego i czerwonego. Mikrokoki są wszechobecne w przyrodzie. Żyją w różnych jamach ludzkiego ciała.

Ryż. 10. Na zdjęciu bakteria diplococcus - Streptococcus pneumoniae.

Ryż. 11. Bakteria Sarcina na zdjęciu. Bakterie kokosowe są łączone w pakiety.

Ryż. 12. Na zdjęciu bakterie paciorkowcowe (z greckiego „streptos” - łańcuch). Ułożone w łańcuchy. Są czynnikami sprawczymi wielu chorób.

Ryż. 13. Na zdjęciu bakterie to „złote” gronkowce. Ułożone jak „kiść winogron”. Klastry mają złocisty kolor. Są czynnikami sprawczymi wielu chorób.

Ryż. 14. Na zdjęciu zwinięte bakterie leptospira są czynnikami sprawczymi wielu chorób.

Ryż. 15. Na zdjęciu pałeczkowate bakterie z rodzaju Vibrio.

szybkość podziału bakterii

Szybkość podziału bakterii jest niezwykle wysoka. Średnio jedna komórka bakteryjna dzieli się co 20 minut. W ciągu zaledwie jednego dnia jedna komórka tworzy 72 pokolenia potomstwa. Mycobacterium tuberculosis dzieli się powoli. Cały proces podziału zajmuje im około 14 godzin.

Ryż. 16. Zdjęcie przedstawia proces podziału komórek paciorkowców.

Rozmnażanie płciowe bakterii

W 1946 roku naukowcy odkryli rozmnażanie płciowe w prymitywnej formie. W tym przypadku gamety (męskie i żeńskie komórki rozrodcze) nie powstają, jednak niektóre komórki wymieniają materiał genetyczny ( rekombinacja genetyczna).

Transfer genów następuje w wyniku koniugacje— jednokierunkowy transfer części informacji genetycznej w formie plazmid w kontakcie między komórkami bakteryjnymi.

Plazmidy to małe cząsteczki DNA. Nie są związane z genomem chromosomu i są zdolne do autonomicznej duplikacji. Plazmidy zawierają geny zwiększające odporność komórek bakteryjnych na niekorzystne warunki środowiskowe. Bakterie często przekazują sobie te geny. Odnotowuje się również przekazywanie informacji genowej bakteriom innego gatunku.

W przypadku braku prawdziwego procesu seksualnego, to koniugacja odgrywa ogromną rolę w wymianie przydatnych cech. Przenosi to zdolność bakterii do wykazywania lekooporności. Dla ludzkości przenoszenie oporności na antybiotyki między populacjami chorobotwórczymi jest szczególnie niebezpieczne.

Ryż. 17. Na zdjęciu moment koniugacji dwóch Escherichia coli.

Fazy ​​rozwoju populacji bakterii

Podczas siewu na pożywce rozwój populacji bakterii przebiega przez kilka faz.

Faza początkowa

Faza początkowa to okres od momentu siewu do ich wzrostu. Średnio początkowa faza trwa 1-2 godziny.

Faza opóźnienia reprodukcyjnego

Jest to faza intensywnego wzrostu bakterii. Jego czas trwania to około 2 godziny. Zależy to od wieku kultury, okresu adaptacji, jakości pożywki itp.

faza logarytmiczna

W tej fazie notuje się szczyt tempa rozmnażania i wzrostu populacji bakterii. Jego czas trwania to 5 - 6 godzin.

Faza ujemnego przyspieszenia

W tej fazie obserwuje się spadek tempa rozmnażania, zmniejsza się liczba dzielących się bakterii i wzrasta liczba bakterii martwych. Przyczyną ujemnego przyspieszenia jest wyczerpanie pożywki. Jego czas trwania to około 2 godziny.

Stacjonarna faza maksymalna

W fazie stacjonarnej odnotowuje się równą liczbę martwych i nowo powstałych osobników. Jego czas trwania to około 2 godziny.

Przyspieszona faza śmierci

W tej fazie liczba martwych komórek stopniowo wzrasta. Jego czas trwania to około 3 godziny.

Faza śmierci logarytmicznej

W tej fazie komórki bakteryjne obumierają ze stałą szybkością. Jego czas trwania to około 5 godzin.

Faza malejąca

W tej fazie pozostałe żywe komórki bakteryjne przechodzą w stan uśpienia.

Ryż. 18. Rysunek przedstawia krzywą wzrostu populacji bakterii.

Ryż. 19. Na zdjęciu niebieskozielone kolonie Pseudomonas aeruginosa, żółte kolonie mikrokoków, krwistoczerwone kolonie Bacterium prodigiosum oraz czarne kolonie Bacteroides niger.

Ryż. 20. Zdjęcie przedstawia kolonię bakterii. Każda kolonia jest potomstwem pojedynczej komórki. W kolonii liczba komórek jest liczona w milionach. kolonia rośnie w ciągu 1-3 dni.

Podział bakterii magnetycznie wrażliwych

W latach siedemdziesiątych XX wieku odkryto bakterie żyjące w morzach, które miały poczucie magnetyzmu. Magnetyzm pozwala tym niesamowitym stworzeniom nawigować wzdłuż linii pola magnetycznego Ziemi i znajdować siarkę, tlen i inne substancje, które są do tego niezbędne. Ich „kompas” jest reprezentowany przez magnetosomy, które składają się z magnesu. Podczas dzielenia wrażliwe magnetycznie bakterie dzielą swój kompas. W tym przypadku zwężenie podczas podziału staje się wyraźnie niewystarczające, więc komórka bakteryjna wygina się i robi ostre pęknięcie.

Ryż. 21. Zdjęcie przedstawia moment podziału magnetycznie wrażliwej bakterii.

Wzrost bakterii

Na początku podziału komórki bakteryjnej dwie cząsteczki DNA rozchodzą się na różne końce komórki. Następnie komórka jest dzielona na dwie równe części, które są oddzielane od siebie i powiększane do pierwotnego rozmiaru. Szybkość podziału wielu bakterii wynosi średnio 20-30 minut. W ciągu zaledwie jednego dnia jedna komórka tworzy 72 pokolenia potomstwa.

Masa komórek w procesie wzrostu i rozwoju szybko pobiera składniki odżywcze z otoczenia. Sprzyjają temu sprzyjające czynniki środowiskowe - temperatura, wystarczająca ilość składników odżywczych, niezbędne pH środowiska. Komórki tlenowe wymagają tlenu. Dla beztlenowców jest to niebezpieczne. Jednak nieograniczona reprodukcja bakterii w przyrodzie nie występuje. Światło słoneczne, suche powietrze, brak pożywienia, wysoka temperatura otoczenia i inne czynniki mają szkodliwy wpływ na komórkę bakteryjną.

Ryż. 22. Na zdjęciu moment podziału komórki.

czynniki wzrostowe

Rozwój bakterii wymaga pewnych substancji (czynników wzrostu), z których część jest syntetyzowana przez samą komórkę, a część pochodzi ze środowiska. Wszystkie bakterie mają różne wymagania dotyczące czynników wzrostu.

Zapotrzebowanie na czynniki wzrostu jest cechą stałą, co umożliwia ich wykorzystanie do identyfikacji bakterii, przygotowania pożywek oraz wykorzystania w biotechnologii.

Bakteryjne czynniki wzrostu (witaminy bakteryjne) to pierwiastki chemiczne, z których większość to rozpuszczalne w wodzie witaminy z grupy B. Do tej grupy zalicza się również heminę, cholinę, zasady purynowe i pirymidynowe oraz inne aminokwasy. W przypadku braku czynników wzrostu dochodzi do bakteriostazy.

Bakterie wykorzystują czynniki wzrostu w minimalnych ilościach iw niezmienionej postaci. Szereg związków chemicznych z tej grupy wchodzi w skład enzymów komórkowych.

Ryż. 23. Na zdjęciu moment podziału bakterii w kształcie pałeczki.

Najważniejsze czynniki wzrostu bakterii

• Witamina B1 (tiamina). Bierze udział w metabolizmie węglowodanów.
• Witamina B2 (ryboflawina). Bierze udział w reakcjach redoks.
• Kwas pantotenowy jest integralną częścią koenzymu A.
• Witamina B6 (pirydoksyna). Bierze udział w metabolizmie aminokwasów.
• Witaminy B12(kobalaminy to substancje zawierające kobalt). Biorą czynny udział w syntezie nukleotydów.
• Kwas foliowy. Niektóre z jego pochodnych wchodzą w skład enzymów katalizujących syntezę zasad purynowych i pirymidynowych, a także niektórych aminokwasów.
• Biotyna. Uczestniczy w metabolizmie azotu, a także katalizuje syntezę nienasyconych kwasów tłuszczowych.
• Witamina PP(kwas nikotynowy). Uczestniczy w reakcjach redoks, tworzeniu enzymów oraz metabolizmie lipidów i węglowodanów.
• Witamina H(kwas paraaminobenzoesowy). Jest czynnikiem wzrostu wielu bakterii, w tym bytujących w jelicie człowieka. Kwas foliowy jest syntetyzowany z kwasu para-aminobenzoesowego.
• Bliźnięta. Jest integralną częścią niektórych enzymów biorących udział w reakcjach utleniania.
• Cholina. Bierze udział w reakcjach syntezy lipidów ściany komórkowej. Jest dostawcą grupy metylowej w syntezie aminokwasów.
• Zasady purynowe i pirymidynowe(adenina, guanina, ksantyna, hipoksantyna, cytozyna, tymina i uracyl). Substancje są potrzebne głównie jako składniki kwasów nukleinowych.
• Aminokwasy. Substancje te są składnikami białek komórkowych.

Zapotrzebowanie na czynniki wzrostu niektórych bakterii

auksotrofy aby zapewnić sobie życie, potrzebują dostaw chemikaliów z zewnątrz. Na przykład Clostridia nie są w stanie syntetyzować lecytyny i tyrozyny. Gronkowce potrzebują spożycia lecytyny i argininy. Paciorkowce potrzebują spożycia kwasów tłuszczowych - składników fosfolipidów. Corynebacteria i Shigella wymagają przyjmowania kwasu nikotynowego. Staphylococcus aureus, pneumokoki i brucella potrzebują witaminy B1. Paciorkowce i pałeczki tężca - w kwasie pantotenowym.

Prototrofy samodzielnie syntetyzować niezbędne substancje.

Ryż. 24. Różne warunki środowiskowe wpływają na wzrost kolonii bakteryjnych w różny sposób. Po lewej stabilny wzrost w postaci wolno rozszerzającego się koła. Po prawej szybki wzrost w postaci „pędów”.

Badanie zapotrzebowania bakterii na czynniki wzrostu pozwala naukowcom na uzyskanie dużej masy drobnoustrojów, tak niezbędnej do produkcji środków przeciwdrobnoustrojowych, surowic i szczepionek.

Przeczytaj więcej o bakteriach w artykułach:

Reprodukcja bakterii jest mechanizmem zwiększania liczby populacji drobnoustrojów. Podział bakterii jest głównym sposobem rozmnażania. Bakterie po podziale powinny osiągnąć wielkość osobników dorosłych. Bakterie rosną poprzez szybkie wchłanianie składników odżywczych z otoczenia. Wzrost wymaga pewnych substancji (czynników wzrostu), z których część jest syntetyzowana przez samą komórkę bakteryjną, a część pochodzi ze środowiska.

Badając wzrost i rozmnażanie bakterii, naukowcy nieustannie odkrywają dobroczynne właściwości mikroorganizmów, których wykorzystanie w życiu codziennym iw produkcji jest ograniczone jedynie ich właściwościami.

Aktywność bakterii charakteryzuje się wzrostem- tworzenie strukturalnych i funkcjonalnych składników komórki oraz wzrost samej komórki bakteryjnej, jak i reprodukcji- samoreprodukcja, prowadząca do wzrostu liczby komórek bakteryjnych w populacji.

rozmnażają się bakterie przez rozszczepienie binarne na pół, rzadziej przez pączkowanie. Promieniowce, podobnie jak grzyby, mogą rozmnażać się przez zarodniki. Actinomycetes, będące bakteriami rozgałęzionymi, rozmnażają się przez fragmentację komórek nitkowatych. Bakterie Gram-dodatnie dzielą się przez wrastanie zsyntetyzowanych przegród podziałowych do komórki, a bakterie Gram-ujemne dzielą się przez zwężenie, w wyniku tworzenia figur w kształcie hantli, z których powstają dwie identyczne komórki.

Podział komórki poprzedzony replikacja chromosomu bakteryjnego według typu semikonserwatywnego (dwuniciowy łańcuch DNA otwiera się i każda nić jest zakończona nicią komplementarną), prowadząc do podwojenia cząsteczek DNA jądra bakteryjnego - nukleoidu.

Replikacja DNA zachodzi w trzech etapach: inicjacja, wydłużanie lub wzrost łańcucha i terminacja.

Rozmnażanie bakterii w płynnej pożywce. Bakterie zasiane w określonej, niezmiennej objętości pożywki, namnażając się, zużywają składniki pokarmowe, co w konsekwencji prowadzi do wyczerpania pożywki i zaprzestania rozwoju bakterii. Hodowlę bakterii w takim systemie nazywamy hodowlą okresową, a hodowlę okresową. Jeśli warunki hodowli są utrzymywane przez ciągłe dostarczanie świeżej pożywki i odpływ takiej samej objętości płynu hodowlanego, to taką hodowlę nazywamy ciągłą, a hodowlę ciągłą.

Podczas hodowli bakterii na płynnej pożywce obserwuje się wzrost kultur przydennych, rozproszonych lub powierzchniowych (w postaci błony). Wzrost okresowej kultury bakterii hodowanych na płynnej pożywce dzieli się na kilka faz lub okresów:

1. faza opóźnienia;

2. faza wzrostu logarytmicznego;

3. stacjonarna faza wzrostu lub maksymalne stężenie

bakteria;

4. faza śmierci bakterii.

Fazy ​​te można zobrazować graficznie jako odcinki krzywej reprodukcyjnej bakterii, która odzwierciedla zależność logarytmu liczby żywych komórek od czasu ich hodowli.

Faza opóźnienia- okres między wysiewem bakterii a początkiem rozmnażania. Czas trwania fazy zastoju wynosi średnio 4-5 h. W tym samym czasie bakterie powiększają się i przygotowują do podziału; wzrasta ilość kwasów nukleinowych, białka i innych składników.

Faza wzrostu logarytmicznego (wykładniczego). to okres intensywnego podziału bakterii. Jego czas trwania to ok. 5-6 h. W optymalnych warunkach wzrostu bakterie mogą dzielić się co 20-40 minut. Podczas tej fazy bakterie są najbardziej wrażliwe, co tłumaczy się dużą wrażliwością składników metabolicznych szybko rosnącej komórki na inhibitory syntezy białek, kwasy nukleinowe itp.

Następnie następuje stacjonarna faza wzrostu., przy którym liczba żywych komórek pozostaje niezmieniona, co stanowi maksymalny poziom (M-koncentracja). Czas jej trwania wyrażony jest w godzinach i różni się w zależności od rodzaju bakterii, ich charakterystyki oraz hodowli.

Faza śmierci kończy proces wzrostu bakterii, charakteryzujący się śmiercią bakterii w warunkach wyczerpania źródeł pożywki i akumulacji w niej produktów przemiany materii bakterii. Jego czas trwania waha się od 10 godzin do kilku tygodni. Intensywność wzrostu i rozmnażania bakterii zależy od wielu czynników, w tym od optymalnego składu pożywki, potencjału redoks, pH, temperatury itp.

Rozmnażanie bakterii na gęstej pożywce. Bakterie rosnące na gęstych pożywkach tworzą izolowane, zaokrąglone kolonie o równych lub nierównych krawędziach (forma S i R), o różnej konsystencji i kolorze, w zależności od barwnika bakteryjnego.

Rozpuszczalne w wodzie pigmenty dyfundują do pożywki i barwią ją. Inna grupa pigmentów jest nierozpuszczalna w wodzie, ale rozpuszczalna w rozpuszczalnikach organicznych. I wreszcie są pigmenty, które nie rozpuszczają się ani w wodzie, ani w związkach organicznych.

Najbardziej powszechnymi pigmentami wśród mikroorganizmów są karoteny, ksantofile i melaniny. Melaniny to nierozpuszczalne czarne, brązowe lub czerwone pigmenty syntetyzowane ze związków fenolowych. Melaniny wraz z katalazą, cismutazą ponadtlenkową i peroksydazami chronią mikroorganizmy przed działaniem toksycznych rodników nadtlenku tlenu. Wiele pigmentów ma działanie przeciwbakteryjne, podobne do antybiotyków.

Krzywa wzrostu charakteryzuje wzrost i reprodukcję bakterii w określonych warunkach środowiskowych. Krzywą wzrostu otrzymuje się z badania hodowli okresowej.

kultura periodyczna Jest to populacja mikroorganizmów, która rozwija się w ograniczonej objętości środowiska bez dostarczania składników odżywczych.

Faza 1 - początkowa - bakterie rosną, ale się nie rozmnażają

Faza 2 - faza wzrostu lg - bakterie intensywnie się namnażają

Faza 3 - stacjonarna - reprodukcja - równa śmiertelności

Faza 4 - śmierć - gromadzą się produkty przemiany materii, wyczerpanie pożywki, bakterie obumierają.

Czynniki zewnętrzne mogą mieć

• Działanie bakteriostatyczne- hamują rozmnażanie i wzrost bakterii
• Działanie bakteriobójcze- zabijają bakterie

enzymy bakteryjne

- Enzymy- specyficzne białka, które katalizują reakcje chemiczne. Enzymy powodują redystrybucję gęstości elektronów i pewną deformację cząsteczki substratu. Prowadzi to do osłabienia wiązań wewnątrzcząsteczkowych, energii aktywacji maleje, a reakcja przyspiesza.

Klasyfikacja enzymów -

1. W zależności od rodzaju katalizowanej reakcji - oksydoreduktazy, liazy, transferazy, hydrolazy itp.
2. Poprzez lokalizację - endoenzymy - katalizują reakcje wewnątrz komórki. Egzoenzymy - wydzielane z komórki bakteryjnej, katalizują rozpad
3. Genetyczna kontrola powstawania - konstytutywna (podczas całego cyklu życia obecność substratu nie wpływa), indukowalna - powstają w odpowiedzi na obecność substratu
4. W zależności od podłoża - proteolityczne - rozkładają białka, sacharolityczne - rozkładają węglowodany, lipolityczne - rozkładają tłuszcze.

Znaczenie enzymów.

1. Określa się syntezę enzymów, dlatego określenie właściwości enzymatycznych służy identyfikacji organizmów

2. Enzymy bakterii determinują ich chorobotwórczość

3. Właściwości enzymatyczne są wykorzystywane w przemyśle mikrobiologicznym

Oznaczanie enzymów bakteryjnych

Proteazy rozkładają białka na aminokwasy, mocznik, indol, siarkowodór, amoniak. Na podłożach z białkiem proteazy są wykrywane poprzez izolację tych produktów. Użyj żelatyny, upłynnij podłoże. Na zsiadłej serwatce według jej upłynnienia i na mleku według klarowania. Kazeina – ulegnie rozkładowi, białko ulegnie koagulacji. W BCH do uwalniania gazu indolowego i siarkowodoru, które są wykrywane za pomocą papierków wskaźnikowych

Oznaczanie enzymów rozkładających węglowodany - sacharolitycznych. Enzymy te rozkładają węglowodany na aldehydy, kwasy, dwutlenek węgla i H2. Aby je określić, użyj MPB ​​lub MPA, dodaj wskaźnik tworzenia kwasu + węglowodan + pływak do tworzenia gazu. Zgodnie z tą zasadą tworzone są środowiska Gis i Pestrel. Jeśli zmienia się światło otoczenia, uwalniany jest gaz, a następnie następuje podział węglowodanów. Stosowane są monosacharydy. Na tej zasadzie powstają panele, tabliczki, papierowe układy wskaźnikowe, NIB - układy papierków wskaźnikowych, rurka energetyczna oraz urządzenia do rejestracji aktywności enzymatycznej (powstaje kwas węglowy => potrzebne są wskaźniki z Ph)

Enzymy lipolityczne - lipazy - są wykrywane na JSA - agarze żółtkowo-solnym, który zawiera żółtko, w którym jest dużo lipidów, a rozpadowi lipidów towarzyszy rozjaśnienie podłoża

Hodowla mikroorganizmów.

To dostanie się dużej liczby bakterii na pożywkę. Cele uprawy. Uprawa prowadzona jest dla

1. Badanie właściwości mikrobiologicznych

2. Aby zdiagnozować infekcje

3. Aby uzyskać produkt biologiczny - z bakterii lub uzyskany przy użyciu bakterii.

Takie leki mogą być terapeutyczne, diagnostyczne, profilaktyczne. Warunki hodowli bakterii

1. Obecność kompletnej pożywki.
2. Optymalna temperatura
3. Atmosferą uprawy jest tlen lub jego brak.
4. Czas uprawy - widoczny wzrost po 18-48 godzinach, ale niektóre - np. gruźlica - 3-4 tygodnie
5. Światło Niektóre rosną tylko w obecności światła.

Metody uprawy aerobów

1. Stacjonarne - na powierzchni agaru
2. Metoda głębokiej uprawy ze średnim napowietrzaniem. Napowietrzanie przeprowadza się w celu rozpuszczenia tlenu w środowisku.
3. Uprawa ciągła - stosuj płynne pożywki.

Właściwości kulturowe mikroorganizmów. Są to cechy wzrostu bakterii na pożywkach.

Na pożywkach płynnych bakterie powodują zmętnienie pożywki, mogą tworzyć osad - przydenny, ciemieniowy oraz mogą tworzyć film na powierzchni pożywki. Kolonie tworzą się na gęstych pożywkach.

Kolonia- izolowane nagromadzenie mikroorganizmów tego samego gatunku na gęstej pożywce. Ma określony rozmiar, powierzchnię, krawędź, kształt, konsystencję, strukturę, kolor.

Typy kolonii

S-smooth - okrągły kształt, gładkie krawędzie, gładka powierzchnia.

Kolonie R - szorstkie, nierówne brzegi, prążkowana powierzchnia

Colony SR 0 pośrednia - lekko nierówne brzegi i powierzchnia.

Cechy uprawy beztlenowców. Do hodowli beztlenowców tworzone są warunki beztlenowe. To zostało osiągnięte

1. Regeneracja pożywki - pożywka jest gotowana i rozpuszczony tlen opuszcza pożywkę.
2. stosowanie specjalnych urządzeń - anaerostatów i eksykatorów. W nich tlen jest absorbowany albo przez absorbery chemiczne, albo jest wypompowywany z urządzenia.
3. Dodanie do pożywki substancji redukujących - łatwo i szybko utleniających się - węglowodanów, cysteiny, kawałków narządów miąższowych, kwasu askorbinowego. Na tej zasadzie powstało środowisko dla beztlenowców - Keith-Tarozzi - środowisko dla beztlenowców. Zawiera BCH, węglowodany i kawałki wątroby zawierające cysteinę.
4. Specjalne metody siewu. Wysiew pod olej, wysiew w probówce Veyona-Venyana, wysiew wg Fortnera. Tlenowce i beztlenowce są zaludnione na kubku - Tlenowce pochłaniają tlen i uzyskuje się środowisko beztlenowe.

Izolacja czystych kultur.

czysta kultura- populacja mikroorganizmów tego samego gatunku, wyizolowana w dużych ilościach na płynnej lub stałej pożywce.

Cele selekcji.

1. Diagnostyka infekcji. Podstawą metody bakteriologicznej jest izolacja czystych kultur. Oparta na izolacji czystej kultury i jej identyfikacji. Identyfikacja to definicja gatunku.
2. Pozyskiwanie produktów biologicznych
3. Badanie właściwości biologicznych bakterii
4. Badania sanitarno-higieniczne

Etapy izolowania czystej kultury bakterii tlenowych.

1. Badanie mieszaniny - rozmaz barwnik Grama.
2. Rozdzielenie mieszaniny i otrzymanie kolonii. Dysocjacja jest przeprowadzana 1) Według Drygalsky'ego - uderzenia na powierzchni agaru. Zapętlić materiał i zaszczepić na agarze. Łopatka do siewu na kilku filiżankach. 2) Metoda rozcieńczeń seryjnych. 3) Kocha - metoda seryjnych rozcieńczeń w stopionym agarze.
3. Kontrola częstotliwości kolonii, rozmaz, barwienie Grama
4. Przesiewanie materiału z kolonii na skos agarowy w celu akumulacji czystej kultury. Wybrana czysta kultura jest identyfikowana przez właściwości - morfologiczne, barwiące, kulturowe, enzymatyczne i inne.

Izolacja czystej kultury bakterii beztlenowych

1. Akumulacja beztlenowców. Mieszaninę zaszczepia się na podłożu Kittarocy i ogrzewa w temperaturze 80 stopni przez 10 minut. Beztlenowce, które tworzą zarodniki, są zachowane, podczas gdy inne - formy wegetatywne - giną. Następnie uprawiana jest pożywka, zarodniki kiełkują i gromadzą się

2. Otrzymywanie kolonii wg Zeislera, kolonie beztlenowe uzyskuje się na powierzchni agaru w Anaerostacie, wg Weinberga kolonie uzyskuje się w probówkach Veyon-Vignal.

3. Sprawdzenie częstości kolonii - rozmaz, barwienie metodą Grama

4. Ponowne wysiewanie kolonii na podłożu Kittarocy, akumulacja przez beztlenowce, czysta kultura.

5. Identyfikacja, określenie rodzaju beztlenowców.

Inne sposoby izolowania czystych kultur.

1. Można stosować optymalne temperatury
2. Izolacja zarodników, gdy mieszanina jest podgrzewana przez 10 minut w temperaturze 80 stopni
3. Wykorzystanie zjawiska rojenia – rozprzestrzeniania się poza obszar siewu.
4. Metoda Shukevicha polega na izolacji czystej kultury mikroorganizmów z pełzającym wzrostem.
5. Filtrowalność bakterii - zdolność do przechodzenia przez filtry o określonej wielkości zarodników. Traktowanie mieszaniny promieniami ultrafioletowymi, ultradźwiękami, antysurowicami, uzyskanie czystej kultury mikroorganizmów odpornych na te czynniki.
6. Przez elektroforezę mieszaniny. Organizmy o określonym ładunku gromadzą się na anodzie lub katodzie.
7. Użyj mikromanipulatora. Pod mikroskopem weź komórkę i uzyskaj czystą kulturę - klon - potomstwo jednej komórki drobnoustroju. Stosowanie selektywnych pożywek.
8. Do pożywek dodaje się żółć, sole tiurynu, chlorek sodu, antybiotyki i izoluje się czystą kulturę opornych mikroorganizmów.
9. Możesz użyć różnicowych środowisk diagnostycznych.
10. Możesz użyć metody biologicznej. Białe myszy są infekowane dootrzewnowo mieszanką bakterii i dzięki tropizmowi bakterie gromadzą się w określonym narządzie.

pigmenty bakteryjne.

Są to barwniki wydzielane przez komórkę bakteryjną, ich synteza jest uwarunkowana genetycznie. Zgodnie ze strukturą chemiczną pigmentami mogą być karotenoidy - czerwono-żółte, pirole - zielone, barwniki fenozynowe - niebiesko-zielone i melanina - czarne enzymy.

Żółto - złocisty gronkowiec, niebiesko-zielony - Pseudomonas aeruginosa

Pigmenty dzielą się na

1. Pigmenty nierozpuszczalne - plamią tylko kolonie
2. Rozpuszczalne pigmenty - mogą być rozpuszczalne w alkoholach, wodzie

Pigmenty powstają z reguły w bakteriach znajdujących się w mikroflorze powietrza, w mikroorganizmach opornych na antybiotyki, ponieważ. są metabolitami wtórnymi, a pigmenty często powstają w obecności światła.

Funkcja pigmentów

1. Pigmenty biorą udział w metabolizmie
2. Zwiększ odporność na antybiotyki
3. Zwiększa odporność na promieniowanie UV, chroniąc obszary wrażliwe na fotoutlenianie

Ł-formy bakterii.

Otwarty w 1935 roku Są to mikroorganizmy, które nie mają ściany komórkowej, ale zachowują zdolność do wzrostu i namnażania się. Formy L powstają u większości heterotrofów i grzybów. Czynniki indukujące transformację L -

1. Antybiotyki

2. Aminokwasy - glicyna, metionina, leucyna i niektóre inne.

3. Enzymy - lizozym.

4. Czynniki makroorganizmu - makrociała, komplement

Czynniki te albo niszczą ścianę komórkową, albo działają na genom komórki, a synteza składników ściany komórkowej nie zachodzi.

NieruchomościŁformy.

1. Formy L zapewniają przeżycie bakterii w zmieniających się warunkach środowiskowych.
2. Morfologicznie podobny w niektórych typach bakterii. Są polimorficzne - kuliste, gram-ujemne. Tworzą kolonie typu A - małe kolonie na powierzchni pożywki oraz kolonie typu B - ciemny środek i wypukłe brzegi, kolonie wrastają w pożywkę.
3. Beztlenowce lub mikroaerofile
4. Formy L mają wiele sposobów rozmnażania - rozszczepienie binarne, pączkowanie, fragmentacja, kombinacje.
5. Mają zmniejszoną wirulencję, brak im adhezji i zmienione właściwości antygenowe.
6. Potrafią się odwrócić – powrócić do swojej pierwotnej formy bakteryjnej

I powodować trudne do leczenia infekcje.

Wynika to z faktu, że formy L są oporne na antybiotyki i są odporne na czynniki ochronne makroorganizmu, na przeciwciała, fagocytozę, komplement.

Nieuprawiane formy bakterii NFB

Są to bakterie, które mają aktywność metaboliczną, ale nie rosną na pożywkach, przejście do formy niehodowlanej można zaobserwować u wielu mikroorganizmów pod wpływem niesprzyjających warunków. To przejście jest kontrolowane genetycznie. Przejście odbywa się pod wpływem czynników

1. Temperatura, szczególnie niska
2. Stężenie soli
3. Napowietrzanie środowiska
4. Ilość składników odżywczych

Wartość form nieuprawianych. W tej formie są magazynowane w środowisku zewnętrznym między epidemiami i jeśli dostaną się do makroorganizmu, można je rekultywować – reaktywować – to tłumaczy występowanie naturalnie ogniskowych chorób.

Identyfikacja -

1. Bezpośrednie zliczanie komórek

2. Wykrywanie aktywności DNA

3. Genetyczne metody badawcze.

Koncepcje wzrostu i rozmnażania bakterii

Do celów diagnostyki mikrobiologicznej, badania mikroorganizmów oraz do celów biotechnologicznych mikroorganizmy hoduje się na sztucznych pożywkach.

Pod wzrost bakterii zrozumieć wzrost masy komórek bez zmiany ich liczby w populacji w wyniku skoordynowanej reprodukcji wszystkich składników i struktur komórkowych. Termin ten oznacza wzrost liczby komórek w populacji mikroorganizmów "reprodukcja". Charakteryzuje się czasem generowania (przedział czasu, w którym liczba komórek podwaja się) oraz takim pojęciem, jak stężenie bakterii (liczba komórek w 1 ml).

W przeciwieństwie do mitotycznego cyklu podziału u eukariontów, rozmnażanie większości prokariontów (bakterii) przebiega przez rozszczepienie binarne, a promieniowców przez pączkowanie. Co więcej, wszystkie prokarionty istnieją w stanie haploidalnym, ponieważ cząsteczka DNA jest reprezentowana w komórce w liczbie pojedynczej.

Populacja bakterii

Badając proces rozmnażania się bakterii, należy wziąć pod uwagę, że bakterie zawsze występują w postaci mniej lub bardziej licznych populacji, a rozwój populacja bakterii w płynnej pożywce w hodowli okresowej można uznać za system zamknięty. W tym procesie są 4 fazy:

• 1. miejsce - Inicjał, lub faza opóźnienia, lub faza opóźnienia,- charakteryzują się początkiem intensywnego wzrostu komórek, ale tempo ich podziału pozostaje niskie;
• 2. miejsce - logarytmiczny, lub faza dziennika, lub faza wykładnicza,- charakteryzuje się stałą maksymalną szybkością podziału komórek i znacznym wzrostem liczby komórek w populacji;
• 3 miejsce - faza stacjonarna- występuje, gdy liczba komórek w populacji przestaje wzrastać. Wynika to z faktu, że istnieje równowaga między liczbą nowo powstałych i umierających komórek. Liczba żywych komórek bakteryjnych w populacji na jednostkę objętości pożywki w fazie stacjonarnej nazywana jest M-koncentracją. Ten wskaźnik jest cechą charakterystyczną dla każdego rodzaju bakterii;
• 4 miejsce - faza umierania (śmierć logarytmiczna)- charakteryzuje się przewagą liczby komórek martwych w populacji i postępującym spadkiem liczby komórek żywotnych w populacji. Zaprzestanie wzrostu liczby (reprodukcji) populacji mikroorganizmów następuje z powodu wyczerpania pożywki i / lub nagromadzenia w niej produktów przemiany materii komórek drobnoustrojów. Dlatego poprzez usuwanie produktów przemiany materii i/lub zastąpienie pożywki, regulując przejście populacji drobnoustrojów z fazy stacjonarnej do fazy umierania, możliwe jest stworzenie otwartego systemu biologicznego, który dąży do wyeliminowania równowagi dynamicznej na pewnym poziomie rozwoju populacji.

Ten proces wzrostu mikroorganizmów nazywa się kultura przepływowa (hodowla ciągła). Hodowla w hodowli ciągłej umożliwia uzyskanie dużych mas bakterii podczas hodowli przepływowej w specjalnych urządzeniach (chemostatach i turbidystatach) i jest wykorzystywana w produkcji szczepionek, a także w biotechnologii do otrzymywania różnych substancji biologicznie czynnych wytwarzanych przez mikroorganizmy.

Możliwe jest również badanie procesów metabolicznych w całym cyklu podziału komórki uprawy synchroniczne- takie kultury bakterii, których wszyscy członkowie populacji znajdują się w tej samej fazie cyklu. Osiąga się to dzięki specjalnym technikom uprawy.

Jednak po kilku jednoczesnych podziałach zsynchronizowane zawieszenie komórek stopniowo przełącza się z powrotem na podział asynchroniczny, tak że liczba komórek dalej rośnie, już nie krokowo, ale w sposób ciągły.

Kolonie

Podczas uprawy na gęstych pożywkach tworzą się bakterie kolonie- widoczne gołym okiem nagromadzenie bakterii tego samego gatunku, będące najczęściej potomstwem jednej komórki.

Kolonie bakterii różnych gatunków są różne:

• Formularz;
• rozmiar;
• przezroczystość;
• kolor;
• Wysokość;
• charakter powierzchni i krawędzi;
• spójność.

Charakter kolonii jest jedną z taksonomicznych cech bakterii.