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Crescimento e reprodução

O termo "crescimento" significa um aumento na massa citoplasmática de uma célula individual ou grupo de bactérias como resultado da síntese de material celular (por exemplo, proteína, RNA, DNA). Tendo atingido um determinado tamanho, a célula para de crescer e começa a se multiplicar.

A reprodução dos micróbios significa sua capacidade de se auto-reproduzir, de aumentar o número de indivíduos por unidade de volume. Caso contrário, podemos dizer: a reprodução é um aumento no número de indivíduos de uma população microbiana.

As bactérias se reproduzem principalmente por divisão transversal simples (reprodução vegetativa), que ocorre em diferentes planos, com formação de diversas combinações de células (cacho de uva - estafilococos, cadeias - estreptococos, pares - diplococos, fardos, embalagens - sarcins, etc.). O processo de divisão consiste em várias etapas sucessivas. A primeira etapa se inicia com a formação de um septo transverso na parte central da célula (Fig. 6), que consiste inicialmente em uma membrana citoplasmática que divide o citoplasma da célula-mãe em duas células-filhas. Paralelamente, uma parede celular é sintetizada, formando uma partição completa entre duas células-filhas. No processo de divisão bacteriana, uma condição importante é a replicação (duplicação) do DNA, que é realizada pelas enzimas DNA polimerase. Quando o DNA é duplicado, as pontes de hidrogênio são quebradas e duas fitas de DNA são formadas, cada uma localizada em células-filhas. Além disso, o DNA de fita simples filha restaura as pontes de hidrogênio e forma novamente o DNA de fita dupla.

A replicação do DNA e a divisão celular ocorrem em uma certa taxa inerente a cada tipo de micróbio, que depende da idade da cultura e da natureza do meio nutriente. Por exemplo, a taxa de crescimento de Escherichia coli varia de 16 a 20 minutos; no Mycobacterium tuberculosis, a divisão ocorre somente após 18-20 horas; uma célula de cultura de tecido de mamífero leva 24 horas. Consequentemente, as bactérias da maioria das espécies se reproduzem quase 100 vezes mais rápido do que as células de cultura de tecidos.

O processo de reprodução da cultura microbiana em um meio não substituível ocorre de forma desigual. Ele define quatro fases principais.

1. A fase inicial (fase lag) ou fase de repouso. Neste momento, a cultura se adapta ao meio nutriente. Na célula microbiana, o conteúdo de RNA aumenta e, com sua ajuda, ocorre a síntese das enzimas necessárias.

2. Fase exponencial (logarítmica) caracterizado por um aumento máximo de células em cultura, vai exponencialmente (1, 2,4, 8, 16, 256, etc.). Neste momento, a maioria das células jovens e biologicamente ativas estão no meio. No final da fase, quando o meio se esgota, as substâncias necessárias para um determinado micróbio desaparecem, a quantidade de oxigênio diminui, ocorre um aumento nos produtos metabólicos - o crescimento da cultura diminui. A curva gradualmente assume uma direção horizontal.

3. fase estacionária, ou período de maturidade, representa graficamente uma linha paralela ao eixo x. Ocorre um equilíbrio entre o número de células recém-formadas e mortas. A quantidade de meio diminui, a densidade das células na população aumenta, o efeito tóxico dos produtos metabólicos aumenta - tudo isso causa a morte celular.

4. Fase de morte. Nesta fase, observa-se não apenas uma diminuição, mas também uma alteração nas células. Aparecem formas degradadas, assim como esporos. Depois de algumas semanas ou meses, a cultura morre. Isso acontece porque os resíduos tóxicos não apenas inibem, mas também matam as células microbianas.

Assim, graças aos processos de metabolismo, a atividade vital da célula microbiana é mantida. Os aeróbicos precisam de oxigênio para respirar, enquanto os anaeróbicos usam a respiração e a fermentação de nitrato e sulfato. Os microrganismos assimilam substâncias orgânicas e inorgânicas do ambiente externo, oxidando-as, recebendo a energia necessária e os elementos plásticos. O resultado é o crescimento celular. Tendo atingido o estágio necessário de maturidade, a célula se reproduz por divisão simples. No curso de sua atividade de vida, os microorganismos consomem gradualmente nutrientes, liberando seus metabólitos no meio ambiente, alterando assim a composição do meio ambiente e tornando-o impróprio para a vida.

A reprodução de bactérias por fissão é o método mais comum de aumentar o tamanho da população microbiana. Após a divisão, as bactérias crescem até seu tamanho original, o que requer certas substâncias (fatores de crescimento).

Os métodos de reprodução das bactérias são diferentes, mas para a maioria de suas espécies, uma forma de reprodução assexuada é inerente ao método de divisão. As bactérias raramente se reproduzem por brotamento. A reprodução sexuada das bactérias está presente de forma primitiva.

Arroz. 1. Na foto, uma célula bacteriana está em fase de divisão.

O aparato genético das bactérias

O aparato genético das bactérias é representado por um único DNA - o cromossomo. O DNA é fechado em um anel. O cromossomo está localizado em um nucleotídeo que não possui membrana. A célula bacteriana contém plasmídeos.

Nucleóide

O nucleóide é análogo ao núcleo. Está localizado no centro da célula. O DNA está localizado nele - o portador de informações hereditárias de forma dobrada. O DNA não torcido atinge um comprimento de 1 mm. A substância nuclear de uma célula bacteriana não possui membrana, nucléolo e conjunto de cromossomos, e não é dividida por mitose. Antes da divisão, o nucleotídeo é duplicado. Durante a divisão, o número de nucleotídeos aumenta para 4.

Arroz. 2. Na foto, uma célula bacteriana em um corte. Um nucleotídeo é visível na parte central.

plasmídeos

Os plasmídeos são moléculas autônomas dobradas em um anel de DNA de fita dupla. Sua massa é muito menor que a massa de um nucleotídeo. Apesar de as informações hereditárias estarem codificadas no DNA dos plasmídeos, elas não são vitais e necessárias para uma célula bacteriana.

Arroz. 3. A foto mostra um plasmídeo bacteriano.

Fases da divisão

Depois de atingir um certo tamanho inerente a uma célula adulta, os mecanismos de divisão são ativados.

replicação do DNA

A replicação do DNA precede a divisão celular. Os mesossomos (dobras da membrana citoplasmática) retêm o DNA até que o processo de divisão (replicação) seja concluído.

A replicação do DNA é realizada com a ajuda de enzimas DNA polimerase. Durante a replicação, as pontes de hidrogênio no DNA de 2 fitas são quebradas, resultando na formação de duas fitas simples filhas de um DNA. Subseqüentemente, quando o DNA-filho ocupa seu lugar nas células-filhas separadas, elas são restauradas.

Assim que a replicação do DNA é concluída, uma constrição aparece como resultado da síntese, dividindo a célula ao meio. Primeiro, o nucleotídeo sofre divisão, depois o citoplasma. A síntese da parede celular completa a divisão.

Arroz. 4. Esquema da divisão celular bacteriana.

Troca de segmentos de DNA

No bacilo do feno, o processo de replicação do DNA é completado pela troca de 2 segmentos de DNA.

Após a divisão celular, forma-se uma ponte, ao longo da qual o DNA de uma célula passa para a outra. Os dois DNAs então se entrelaçam. Alguns trechos de ambos os DNAs ficam juntos. Nos locais de adesão, os segmentos de DNA são trocados. Um dos DNAs volta para a primeira célula ao longo do jumper.

Arroz. 5. Variante de troca de DNA no bacilo do feno.

Tipos de divisões celulares bacterianas

Se a divisão celular estiver à frente do processo de divisão, então bastonetes multicelulares e cocos são formados.

Com a divisão celular síncrona, duas células-filhas completas são formadas.

Se um nucleotídeo se divide mais rápido do que a própria célula, então bactérias multinucleotídicas são formadas.

Formas de separar as bactérias

Divisão por quebra

A divisão por quebra é característica dos bacilos do antraz. Como resultado dessa divisão, as células se rompem nas articulações, quebrando as pontes citoplasmáticas. Então eles se repelem, formando cadeias.

separação deslizante

Com a separação deslizante após a divisão, a célula se separa e, por assim dizer, desliza sobre a superfície de outra célula. Este método de separação é típico para algumas formas de Escherichia.

dividir dividir

Com uma divisão dividida, uma das células divididas descreve um arco de círculo com sua extremidade livre, cujo centro é o ponto de contato com outra célula, formando um cinco romano ou cuneiforme (corynebacterium diphtheria, listeria).

Arroz. 6. Na foto, bactérias em forma de bastonetes formando cadeias (bastonetes de antraz).

Arroz. 7. Na foto, um método deslizante para separação de Escherichia coli.

Arroz. 8. Método de divisão para separação de corinebactérias.

Visão de aglomerados bacterianos após a divisão

Acumulações de células em divisão têm uma variedade de formas, que dependem da direção do plano de divisão.

bactérias globulares dispostos um de cada vez, dois de cada vez (diplococos), em sacos, em correntes ou como cachos de uvas. Bactérias em forma de haste - em cadeias.

bactérias espirais- caótico.

Arroz. 9. A foto mostra micrococos. Eles são redondos, lisos, de cor branca, amarela e vermelha. Os micrococos são onipresentes na natureza. Eles vivem em diferentes cavidades do corpo humano.

Arroz. 10. Na foto, bactérias diplococos - Streptococcus pneumoniae.

Arroz. 11. Bactéria Sarcina na foto. Bactérias cocoides são combinadas em pacotes.

Arroz. 12. Na foto, bactéria estreptococo (do grego "streptos" - uma cadeia). Dispostos em cadeias. Eles são os agentes causadores de uma série de doenças.

Arroz. 13. Na foto, as bactérias são estafilococos "dourados". Disposto como "cacho de uvas". Os cachos têm uma cor dourada. Eles são os agentes causadores de uma série de doenças.

Arroz. 14. Na foto, as bactérias complicadas da leptospira são os agentes causadores de muitas doenças.

Arroz. 15. Na foto, bactérias em forma de bastão do gênero Vibrio.

taxa de divisão bacteriana

A taxa de divisão das bactérias é extremamente alta. Em média, uma célula bacteriana se divide a cada 20 minutos. Em apenas um dia, uma célula forma 72 gerações de descendentes. Mycobacterium tuberculosis se divide lentamente. Todo o processo de divisão leva cerca de 14 horas.

Arroz. 16. A foto mostra o processo de divisão celular do estreptococo.

Reprodução sexuada de bactérias

Em 1946, os cientistas descobriram a reprodução sexual em uma forma primitiva. Nesse caso, os gametas (células germinativas masculinas e femininas) não são formados, porém algumas células trocam material genético ( recombinação genética).

A transferência de genes ocorre como resultado de conjugações— transferência unidirecional de uma parte da informação genética na forma plasmídeo contato entre as células bacterianas.

Os plasmídeos são pequenas moléculas de DNA. Eles não estão associados ao genoma cromossômico e são capazes de se duplicar de forma autônoma. Os plasmídeos contêm genes que aumentam a resistência das células bacterianas a condições ambientais adversas. As bactérias geralmente transmitem esses genes umas às outras. A transferência de informações genéticas para bactérias de outras espécies também é observada.

Na ausência de um verdadeiro processo sexual, é a conjugação que desempenha um papel importante na troca de características úteis. Isso transfere a capacidade das bactérias de exibir resistência aos medicamentos. Para a humanidade, a transmissão de resistência a antibióticos entre populações causadoras de doenças é especialmente perigosa.

Arroz. 17. Na foto, o momento da conjugação de duas Escherichia coli.

Fases de desenvolvimento de uma população bacteriana

Ao semear em meio nutriente, o desenvolvimento da população bacteriana passa por várias fases.

Fase inicial

A fase inicial é o período desde o momento da semeadura até o seu crescimento. Em média, a fase inicial dura 1-2 horas.

Fase de atraso reprodutivo

Esta é a fase de crescimento intensivo de bactérias. Sua duração é de cerca de 2 horas. Depende da idade da cultura, do período de adaptação, da qualidade do meio nutriente, etc.

fase logarítmica

Nessa fase, observa-se o pico da taxa de reprodução e aumento da população bacteriana. Sua duração é de 5 a 6 horas.

Fase de aceleração negativa

Nesta fase, observa-se um declínio na taxa de reprodução, o número de bactérias em divisão diminui e o número de bactérias mortas aumenta. A razão para a aceleração negativa é o esgotamento do meio nutriente. Sua duração é de cerca de 2 horas.

Fase máxima estacionária

Na fase estacionária, observa-se um número igual de indivíduos mortos e recém-formados. Sua duração é de cerca de 2 horas.

Fase de morte acelerada

Nesta fase, o número de células mortas aumenta progressivamente. Sua duração é de cerca de 3 horas.

Fase de morte logarítmica

Nesta fase, as células bacterianas morrem a uma taxa constante. Sua duração é de cerca de 5 horas.

Fase decrescente

Nesta fase, as células bacterianas vivas restantes entram em um estado dormente.

Arroz. 18. A figura mostra a curva de crescimento de uma população bacteriana.

Arroz. 19. A foto mostra colônias verde-azuladas de Pseudomonas aeruginosa, colônias amarelas de micrococos, colônias vermelho-sangue de Bacterium prodigiosum e colônias pretas de Bacteroides niger.

Arroz. 20. A foto mostra uma colônia de bactérias. Cada colônia é descendente de uma única célula. Em uma colônia, o número de células está na casa dos milhões. uma colônia cresce em 1-3 dias.

Divisão de bactérias magneticamente sensíveis

Na década de 1970, foram descobertas bactérias vivendo nos mares que tinham um senso de magnetismo. O magnetismo permite que essas criaturas incríveis naveguem ao longo das linhas do campo magnético da Terra e encontrem enxofre, oxigênio e outras substâncias tão necessárias para isso. Sua "bússola" é representada por magnetossomos, que consistem em um ímã. Ao se dividir, as bactérias magneticamente sensíveis dividem sua bússola. Nesse caso, a constrição durante a divisão torna-se claramente insuficiente, de modo que a célula bacteriana se dobra e faz uma fratura aguda.

Arroz. 21. A foto mostra o momento da divisão de uma bactéria magneticamente sensível.

crescimento de bactérias

No início da divisão celular bacteriana, duas moléculas de DNA divergem para extremidades diferentes da célula. Em seguida, a célula é dividida em duas partes iguais, que são separadas uma da outra e aumentam para o tamanho original. A taxa de divisão de muitas bactérias é em média de 20 a 30 minutos. Em apenas um dia, uma célula forma 72 gerações de descendentes.

A massa de células em processo de crescimento e desenvolvimento absorve rapidamente os nutrientes do ambiente. Isso é facilitado por fatores ambientais favoráveis ​​\u200b\u200b- temperatura, quantidade suficiente de nutrientes, o pH necessário do ambiente. As células aeróbicas requerem oxigênio. Para anaeróbios, é perigoso. No entanto, a reprodução ilimitada de bactérias na natureza não ocorre. A luz solar, o ar seco, a falta de alimentos, a alta temperatura ambiente e outros fatores têm um efeito prejudicial na célula bacteriana.

Arroz. 22. Na foto, o momento da divisão celular.

fatores de crescimento

O crescimento bacteriano requer certas substâncias (fatores de crescimento), algumas das quais são sintetizadas pela própria célula e outras vêm do ambiente. Todas as bactérias têm requisitos diferentes para fatores de crescimento.

A necessidade de fatores de crescimento é uma característica constante, o que possibilita sua utilização para identificação de bactérias, preparo de meios nutritivos e uso em biotecnologia.

Fatores de crescimento bacteriano (vitaminas bacterianas) são elementos químicos, a maioria dos quais são vitaminas hidrossolúveis do complexo B. Este grupo também inclui hemina, colina, bases purínicas e pirimídicas e outros aminoácidos. Na ausência de fatores de crescimento, ocorre a bacteriostase.

As bactérias usam fatores de crescimento em quantidades mínimas e inalteradas. Várias substâncias químicas desse grupo fazem parte das enzimas celulares.

Arroz. 23. Na foto, o momento da divisão de uma bactéria em forma de bastonete.

Os fatores de crescimento bacteriano mais importantes

• Vitamina B1 (tiamina). Participa do metabolismo dos carboidratos.
• Vitamina B2 (riboflavina). Participa de reações redox.
• Ácido pantotênicoé parte integrante da coenzima A.
• Vitamina B6 (piridoxina). Participa do metabolismo dos aminoácidos.
• Vitaminas B12(cobalaminas são substâncias que contêm cobalto). Eles participam ativamente da síntese de nucleotídeos.
• Ácido fólico. Alguns de seus derivados fazem parte de enzimas que catalisam a síntese de bases purínicas e pirimídicas, além de alguns aminoácidos.
• Biotina. Participa do metabolismo do nitrogênio e também catalisa a síntese de ácidos graxos insaturados.
• Vitamina PP(um ácido nicotínico). Participa de reações redox, formação de enzimas e metabolismo de lipídios e carboidratos.
• Vitamina H(ácido paraaminobenzóico). É um fator de crescimento para muitas bactérias, incluindo aquelas que habitam o intestino humano. O ácido fólico é sintetizado a partir do ácido para-aminobenzóico.
• Gêmeos. É parte integrante de algumas enzimas que participam de reações de oxidação.
• colina. Participa das reações de síntese lipídica da parede celular. É um fornecedor do grupo metil na síntese de aminoácidos.
• Bases purínicas e pirimídicas(adenina, guanina, xantina, hipoxantina, citosina, timina e uracilo). As substâncias são necessárias principalmente como componentes dos ácidos nucléicos.
• Aminoácidos. Essas substâncias são os constituintes das proteínas celulares.

Necessidade de fatores de crescimento de algumas bactérias

auxotróficos para garantir a vida, eles precisam do fornecimento de produtos químicos de fora. Por exemplo, os clostrídios são incapazes de sintetizar lecitina e tirosina. Os estafilococos precisam da ingestão de lecitina e arginina. Os estreptococos precisam da ingestão de ácidos graxos - componentes dos fosfolipídios. Corynebacteria e Shigella precisam de ingestão de ácido nicotínico. Staphylococcus aureus, pneumococcus e brucella precisam de ingestão de vitamina B1. Estreptococos e bacilos do tétano - em ácido pantotênico.

Prototróficos sintetizar independentemente as substâncias necessárias.

Arroz. 24. Diferentes condições ambientais afetam o crescimento de colônias bacterianas de maneiras diferentes. À esquerda - crescimento estável na forma de um círculo em expansão lenta. À direita - crescimento rápido na forma de "brotos".

Estudar a necessidade das bactérias por fatores de crescimento permite aos cientistas obter uma grande massa microbiana, tão necessária na fabricação de antimicrobianos, soros e vacinas.

Leia mais sobre bactérias nos artigos:

A reprodução de bactérias é um mecanismo para aumentar o número de populações microbianas. A divisão bacteriana é o principal modo de reprodução. Após a divisão, as bactérias devem atingir o tamanho de adultos. As bactérias crescem absorvendo rapidamente os nutrientes de seu ambiente. O crescimento requer certas substâncias (fatores de crescimento), algumas das quais são sintetizadas pela própria célula bacteriana e outras vêm do ambiente.

Ao estudar o crescimento e a reprodução das bactérias, os cientistas estão constantemente descobrindo as propriedades benéficas dos microorganismos, cujo uso na vida cotidiana e na produção é limitado apenas por suas propriedades.

A atividade bacteriana é caracterizada pelo crescimento- a formação de componentes estruturais e funcionais da célula e o aumento da própria célula bacteriana, assim como a reprodução- auto-reprodução, levando a um aumento do número de células bacterianas na população.

bactérias se multiplicam por fissão binária ao meio, menos frequentemente por brotamento. Os actinomicetos, como os fungos, podem se reproduzir por esporos. Os actinomicetos, sendo bactérias ramificadas, reproduzem-se por fragmentação de células filamentosas. As bactérias gram-positivas se dividem por crescimento interno das partições de divisão sintetizadas na célula, e as bactérias gram-negativas se dividem por constrição, como resultado da formação de figuras em forma de haltere, a partir das quais duas células idênticas são formadas.

Divisão celular precedida replicação do cromossomo bacteriano de acordo com um tipo semiconservativo (a cadeia dupla de DNA se abre e cada fita é completada por uma fita complementar), levando à duplicação das moléculas de DNA do núcleo bacteriano - o nucleóide.

A replicação do DNA ocorre em três estágios: iniciação, alongamento ou crescimento da cadeia e terminação.

Reprodução de bactérias em meio nutritivo líquido. As bactérias semeadas em um determinado volume imutável do meio nutriente, multiplicando-se, consomem nutrientes, o que subsequentemente leva ao esgotamento do meio nutriente e à cessação do crescimento bacteriano. O cultivo de bactérias em tal sistema é chamado de cultivo periódico, e a cultura é chamada de periódica. Se as condições de cultivo são mantidas pelo fornecimento contínuo de meio nutriente fresco e pela saída do mesmo volume de fluido de cultura, esse cultivo é chamado de contínuo e a cultura é chamada de contínua.

Ao cultivar bactérias em um meio nutriente líquido, o crescimento da cultura próximo ao fundo, difuso ou superficial (na forma de um filme) é observado. O crescimento de uma cultura periódica de bactérias cultivadas em um meio nutriente líquido é dividido em várias fases, ou períodos:

1. fase lag;

2. fase de crescimento logarítmico;

3. fase estacionária de crescimento, ou concentração máxima

bactérias;

4. fase de morte bacteriana.

Essas fases podem ser representadas graficamente como segmentos da curva de reprodução bacteriana, que reflete a dependência do logaritmo do número de células vivas no tempo de seu cultivo.

fase de atraso- o período entre a semeadura de bactérias e o início da reprodução. A duração da fase lag é em média de 4 a 5 horas.Ao mesmo tempo, as bactérias aumentam de tamanho e se preparam para a divisão; a quantidade de ácidos nucleicos, proteínas e outros componentes aumenta.

Fase de crescimento logarítmico (exponencial)é um período de intensa divisão de bactérias. Sua duração é de cerca de 5 a 6 horas.Em condições ideais de crescimento, as bactérias podem se dividir a cada 20 a 40 minutos. Durante esta fase, as bactérias são as mais vulneráveis, o que se explica pela elevada sensibilidade dos componentes metabólicos de uma célula em rápido crescimento aos inibidores da síntese de proteínas, ácidos nucleicos, etc.

Então vem a fase de crescimento estacionário., em que o número de células viáveis ​​permanece inalterado, constituindo o nível máximo (concentração-M). Sua duração é expressa em horas e varia de acordo com o tipo de bactéria, suas características e cultivo.

A fase de morte completa o processo de crescimento bacteriano, caracterizada pela morte de bactérias em condições de esgotamento das fontes do meio nutriente e acúmulo de produtos metabólicos de bactérias nele. Sua duração varia de 10 horas a várias semanas. A intensidade do crescimento e reprodução das bactérias depende de muitos fatores, incluindo a composição ideal do meio nutriente, potencial redox, pH, temperatura, etc.

Reprodução de bactérias em um meio nutritivo denso. As bactérias que crescem em meios nutritivos densos formam colônias arredondadas isoladas com bordas uniformes ou irregulares (formas S e R), de consistência e cor diferentes, dependendo do pigmento bacteriano.

Os pigmentos solúveis em água se difundem no meio nutriente e o colorem. Outro grupo de pigmentos é insolúvel em água, mas solúvel em solventes orgânicos. E, finalmente, existem pigmentos que não são insolúveis nem em água nem em compostos orgânicos.

Os pigmentos mais comuns entre os microrganismos são carotenos, xantofilas e melaninas. As melaninas são pigmentos pretos, marrons ou vermelhos insolúveis sintetizados a partir de compostos fenólicos. As melaninas, juntamente com a catalase, a superóxido cismutase e as peroxidases, protegem os microrganismos dos efeitos dos radicais tóxicos do peróxido de oxigênio. Muitos pigmentos têm efeitos antimicrobianos, semelhantes aos antibióticos.

A curva de crescimento caracteriza o crescimento e a reprodução das bactérias sob certas condições ambientais. A curva de crescimento é obtida a partir de um estudo de cultura em lote.

cultura periódica Trata-se de uma população de microrganismos que se desenvolve em um volume limitado do ambiente sem o fornecimento de nutrientes.

Fase 1 - inicial - as bactérias crescem, mas não se multiplicam

Fase 2 - fase de crescimento lg - as bactérias se multiplicam intensamente

3 fase - estacionária - reprodução - igual à mortalidade

Fase 4 - morte - os produtos metabólicos se acumulam, o meio nutriente se esgota, as bactérias morrem.

Fatores externos podem ter

• Ação bacteriostática- inibem a reprodução e o crescimento de bactérias
• Ação bactericida- matar bactérias

enzimas bacterianas

- Enzimas- proteínas específicas que catalisam reações químicas. As enzimas causam uma redistribuição das densidades de elétrons e alguma deformação da molécula do substrato. Isso leva a um enfraquecimento das ligações intramoleculares, a energia de ativação diminui e a reação acelera.

Classificação das enzimas -

1. De acordo com o tipo de reação catalisada - oxidoredutases, liases, transferases, hidrolases, etc.
2. Por localização - endoenzimas - catalisam reações dentro da célula. Exoenzimas - secretadas pela célula bacteriana, catalisam a degradação
3. Controle genético de formação - constitutivo (durante todo o ciclo de vida, a presença de um substrato não afeta), induzível - eles são formados em resposta à presença de um substrato
4. De acordo com o substrato - proteolítico - quebra as proteínas, sacarolítico - quebra os carboidratos, lipolítico - quebra as gorduras.

Importância das enzimas.

1. A síntese de enzimas é determinada, portanto, a determinação de propriedades enzimáticas serve para identificar organismos

2. Enzimas de bactérias determinam sua patogenicidade

3. As propriedades enzimáticas são usadas na indústria de microbiologia

Determinação de enzimas bacterianas

As proteases quebram as proteínas em aminoácidos, uréia, indol, sulfeto de hidrogênio e amônia. Em meios com proteínas, as proteases são detectadas pelo isolamento desses produtos. Use gelatina, liquefação do meio. No soro coalhado segundo a sua liquefação e no leite segundo a sua clarificação. Caseína - vai quebrar, a proteína vai coagular. No BCH para a liberação de gás indol e sulfeto de hidrogênio, que são detectados usando papéis indicadores

Determinação de enzimas que degradam os hidratos de carbono - sacarolíticos. Essas enzimas quebram os carboidratos em aldeídos, ácidos, dióxido de carbono e H2. Para determiná-los, use o MPB ou MPA, adicione um indicador de formação de ácido + carboidrato + float para formação de gás. De acordo com esse princípio, os ambientes de Gis e Pestrel são criados. Se a luz do ambiente muda, o gás é liberado, então os carboidratos estão sendo divididos. Monossacarídeos são usados. Com base neste princípio, são criados painéis, comprimidos, sistemas indicadores de papel, NIB - sistemas de papéis indicadores, um tubo de energia e dispositivos para registro da atividade enzimática (forma-se ácido carbônico => são necessários indicadores com Ph)

Enzimas lipolíticas - lipases - são detectadas no JSA - ágar de sal de gema, que contém gema, na qual existem muitos lipídios e a destruição de lipídios é acompanhada pela iluminação do meio

Cultivo de microrganismos.

Isso é obter um grande número de bactérias em um meio nutritivo. Finalidades do cultivo. O cultivo é feito para

1. Estudo das propriedades microbiológicas

2. Para diagnosticar infecções

3. Obter um produto biológico - a partir de bactérias ou obtido a partir de bactérias.

Tais drogas podem ser terapêuticas, diagnósticas, profiláticas. Condições para o cultivo de bactérias

1. A presença de um meio nutriente completo.
2. Temperatura ideal
3. A atmosfera de cultivo é oxigênio ou sua ausência.
4. Tempo de cultivo - crescimento visível após 18-48 horas, mas alguns - tuberculose, por exemplo - 3-4 semanas
5. Luz Alguns crescerão apenas na presença de luz.

Métodos para cultivar aeróbios

1. Estacionário - na superfície do ágar
2. Método de cultivo profundo com aeração média. A aeração é realizada para dissolver o oxigênio no ambiente.
3. Cultivo contínuo - use meios nutritivos fluidos.

Propriedades culturais dos microrganismos. Estas são características do crescimento bacteriano em meios nutritivos.

Em meios nutritivos líquidos, as bactérias causam turbidez do meio, podem formar sedimentos - próximo ao fundo, parietais e podem formar um filme na superfície do meio. As colônias se formam em meios nutritivos densos.

A colônia- um acúmulo isolado de microorganismos da mesma espécie em um meio nutritivo denso. Tem um certo tamanho, superfície, borda, forma, consistência, estrutura, cor.

Tipos de colônia

S-smooth - forma redonda, bordas lisas, superfície lisa.

R-colônias - arestas, bordas irregulares, superfície estriada

Colônia SR 0 intermediária - bordas e superfície levemente irregulares.

Características de cultivo de anaeróbios. Para o cultivo de anaeróbios, são criadas condições sem oxigênio. Isso é alcançado

1. Regeneração do meio nutriente - o meio nutriente é fervido e o oxigênio dissolvido deixa o meio.
2. uso de dispositivos especiais - anaeróstatos e dessecadores. Neles, o oxigênio é absorvido por absorvedores químicos ou bombeado para fora do aparelho.
3. Adicionar ao meio substâncias redutoras - substâncias que se oxidam fácil e rapidamente - carboidratos, cisteína, pedaços de órgãos parenquimatosos, ácido ascórbico. Com base nesse princípio, foi criado um ambiente para anaeróbios - Keith-Tarozzi - um ambiente para anaeróbios. Contém BCH, carboidratos e pedaços de fígado que contêm cisteína.
4. Métodos especiais de semeadura. Semeando sob óleo, semeando no tubo Veyon-Venyan, semeando de acordo com Fortner. Aeróbios e anaeróbios são preenchidos em um copo - Os aeróbicos absorvem oxigênio e um ambiente anaeróbico é obtido.

Isolamento de culturas puras.

cultura pura- uma população de microorganismos da mesma espécie, isolada em um meio nutritivo líquido ou sólido em grandes quantidades.

Objetivos da seleção.

1. Diagnóstico de infecções. O isolamento de culturas puras é a base do método bacteriológico. Baseado no isolamento da cultura pura e sua identificação. Identificação é a definição de uma espécie.
2. Obtenção de produtos biológicos
3. O estudo das propriedades biológicas das bactérias
4. Pesquisa sanitária e higiênica

Etapas de isolamento de uma cultura pura de aeróbios.

1. Examinando a mistura - esfregaço de coloração de Gram.
2. Separação da mistura e obtenção de colônias. A dissociação é realizada 1) De acordo com Drygalsky - golpes na superfície do ágar. A alça leva o material e inocular em ágar. Espatula de semeadura em vários copos. 2) Método de diluição seriada. 3) Koch - método de diluições seriadas em ágar fundido.
3. Verificação da frequência da colônia, esfregaço, coloração de Gram
4. A subcultura do material das colônias em uma inclinação de ágar para acumular uma cultura pura. A cultura pura selecionada é identificada por propriedades - morfológicas, tintoriais, culturais, enzimáticas e outras.

Isolamento de cultura pura de anaeróbios

1. Acumulação de anaeróbios. A mistura é inoculada no meio Kittarocy e aquecida a uma temperatura de 80 graus por 10 minutos. Os anaeróbios que formam esporos são preservados, enquanto outros - formas vegetativas morrem. Então o meio nutriente é cultivado, os esporos germinam e se acumulam

2. Obtenção de colônias de acordo com Zeisler, as colônias anaeróbias são obtidas na superfície do ágar no Anaerostat, de acordo com Weinberg, as colônias são obtidas em tubos Veyon-Vignal.

3. Verificação da frequência de colônias - esfregaço, coloração de Gram

4. Replantio de colônias em meio Kittarocy, acúmulo por anaeróbios, cultura pura.

5. Identificação, determinação do tipo de anaeróbio.

Outras maneiras de isolar culturas puras.

1. Temperaturas ótimas podem ser usadas
2. Isolamento de esporos quando a mistura é aquecida por 10 minutos a 80 graus
3. Usando o fenômeno de enxameação - espalhando-se além da área de semeadura.
4. O método Shukevich é o isolamento de uma cultura pura de microorganismos com crescimento rastejante.
5. Filtrabilidade de bactérias - a capacidade de passar por filtros com um certo tamanho de esporos. Tratamento da mistura com raios ultravioleta, ultrassom, antisoros, obtendo uma cultura pura de microorganismos resistentes a esses fatores.
6. Por eletroforese da mistura. Organismos com uma certa carga se acumularão no ânodo ou no cátodo.
7. Use um micromanipulador. Sob um microscópio, pegue uma célula e obtenha uma cultura pura - um clone - descendente de uma célula microbiana. O uso de meios nutritivos eletivos.
8. Bile, sais de tiurita, cloreto de sódio e antibióticos são adicionados ao meio nutriente e uma cultura pura de microorganismos resistentes é isolada.
9. Você pode usar ambientes de diagnóstico diferencial.
10. Você pode usar o método biológico. Camundongos brancos são infectados por via intraperitoneal com uma mistura de bactérias e devido ao tropismo, as bactérias se acumulam em um órgão específico.

pigmentos de bactérias.

Estes são corantes secretados por uma célula bacteriana, sua síntese é determinada geneticamente. De acordo com a estrutura química, os pigmentos podem ser carotenóides - vermelho-amarelo, pirróis - verde, corantes de fenosina - azul-esverdeado e melanina - enzimas pretas.

Amarelo - estafilococo dourado, verde azulado - Pseudomonas aeruginosa

Os pigmentos são divididos em

1. Pigmentos insolúveis - mancham apenas colônias
2. Pigmentos solúveis - podem ser solúveis em álcoois, água

Os pigmentos são formados, via de regra, em bactérias que estão na microflora do ar, em microrganismos resistentes a antibióticos, porque. eles são metabólitos secundários e os pigmentos são frequentemente formados na presença de luz.

Função dos pigmentos

1. Os pigmentos estão envolvidos no metabolismo
2. Aumentar a resistência aos antibióticos
3. Aumenta a resistência aos raios UV, protegendo as áreas sensíveis à fotooxidação

eu-formas de bactérias.

Inaugurado em 1935 Estes são microrganismos que não possuem parede celular, mas mantêm a capacidade de crescer e se multiplicar. As formas L são formadas na maioria dos heterótrofos e fungos. Fatores indutores da transformação L -

1. Antibióticos

2. Aminoácidos - glicina, metionina, leucina e alguns outros.

3. Enzimas - lisozima.

4. Fatores do macroorganismo - macrocorpos, complemento

Esses fatores destroem a parede celular ou atuam no genoma celular e não ocorre a síntese dos componentes da parede celular.

Propriedadeseuformulários.

1. As formas L garantem a sobrevivência das bactérias sob condições ambientais variáveis.
2. Morfologicamente semelhantes em certos tipos de bactérias. Eles são polimórficos - esféricos, gram-negativos. Eles formam colônias do tipo A - pequenas colônias na superfície do meio e colônias do tipo B - um centro escuro e bordas elevadas, as colônias crescem no meio nutriente.
3. Anaeróbios ou microaerófilos
4. As formas L têm muitas formas de reprodução - fissão binária, brotamento, fragmentação, combinação.
5. Eles têm virulência reduzida, falta de adesão e têm propriedades antigênicas alteradas.
6. Eles são capazes de reverter - retornar à sua forma bacteriana original

E causam infecções difíceis de tratar.

Isso se deve ao fato de que as formas L são resistentes aos antibióticos e são resistentes aos fatores protetores do macrorganismo, aos anticorpos, fagocitose, complemento.

Formas não cultivadas de bactérias NFB

São bactérias que possuem atividade metabólica, mas não crescem em meio nutriente, a transição para uma forma incultivável pode ser observada em muitos microrganismos quando expostos a condições desfavoráveis. Essa transição é controlada geneticamente. A transição é realizada sob a influência de fatores

1. Temperatura, especialmente baixa
2. concentração de sal
3. Aeração do ambiente
4. Quantidade de Nutrientes

O valor das formas não cultivadas. Dessa forma, ficam armazenados no ambiente externo entre epidemias e, se entrarem no macrorganismo, podem ser recultivados - revividos - o que explica a presença de doenças naturalmente focais.

Identificação -

1. Contagem direta de células

2. Detecção da atividade do DNA

3. Métodos de pesquisa genética.

Conceitos de crescimento e reprodução de bactérias

Para diagnóstico microbiológico, o estudo de microrganismos e para fins biotecnológicos, os microrganismos são cultivados em meios nutritivos artificiais.

Debaixo crescimento de bactérias entender o aumento da massa de células sem alterar seu número na população como resultado da reprodução coordenada de todos os componentes e estruturas celulares. Um aumento no número de células em uma população de microrganismos é denotado pelo termo "reprodução".É caracterizado pelo tempo de geração (o intervalo de tempo durante o qual o número de células dobra) e por um conceito como a concentração de bactérias (o número de células em 1 ml).

Em contraste com o ciclo mitótico de divisão em eucariotos, a reprodução da maioria dos procariotos (bactérias) ocorre por fissão binária e actinomicetos por brotamento. Além disso, todos os procariotos existem no estado haploide, pois a molécula de DNA é representada na célula no singular.

população bacteriana

Ao estudar o processo de reprodução bacteriana, deve-se levar em conta que as bactérias sempre existem na forma de populações mais ou menos numerosas, e o desenvolvimento população bacteriana em um meio nutriente líquido em cultura descontínua pode ser considerado como um sistema fechado. Existem 4 fases neste processo:

• 1º - inicial, ou fase de atraso, ou fase de retardo,- caracterizada pelo início do crescimento celular intensivo, mas a taxa de sua divisão permanece baixa;
• 2º - logarítmico, ou fase de registro, ou fase exponencial,- caracterizado por uma taxa máxima constante de divisão celular e um aumento significativo no número de células na população;
• 3º - fase estacionária- ocorre quando o número de células na população deixa de aumentar. Isso se deve ao fato de haver um equilíbrio entre o número de células recém-formadas e mortas. O número de células bacterianas vivas na população por unidade de volume do meio nutriente na fase estacionária é referido como concentração M. Este indicador é uma característica de cada tipo de bactéria;
• 4º - fase de morte (morte logarítmica)- caracterizada por uma predominância do número de células mortas na população e uma diminuição progressiva do número de células viáveis ​​na população. A cessação do crescimento no número (reprodução) da população de microorganismos ocorre devido ao esgotamento do meio nutriente e / ou acúmulo de produtos metabólicos de células microbianas nele. Portanto, removendo produtos metabólicos e/ou substituindo o meio nutriente, regulando a transição da população microbiana da fase estacionária para a fase de morte, é possível criar um sistema biológico aberto que busca eliminar o equilíbrio dinâmico em um determinado nível de desenvolvimento populacional.

Este processo de crescimento de microorganismos é chamado cultura de fluxo (cultura contínua). O crescimento em cultura contínua possibilita a obtenção de grandes massas de bactérias durante o cultivo em fluxo em aparelhos especiais (quimiostatos e turbidistatos) e é utilizado na produção de vacinas, bem como em biotecnologia para obtenção de diversas substâncias biologicamente ativas produzidas por microrganismos.

Para estudar processos metabólicos ao longo do ciclo de divisão celular, também é possível usar culturas síncronas- tais culturas de bactérias, cujos membros da população estão todos na mesma fase do ciclo. Isto é conseguido através de técnicas de cultivo especiais.

No entanto, após várias divisões simultâneas, a suspensão celular sincronizada gradualmente volta à divisão assíncrona, de modo que o número de células aumenta ainda mais, não mais gradualmente, mas continuamente.

colônias

Quando cultivadas em meios nutritivos densos, as bactérias formam colônias- visível a olho nu, o acúmulo de bactérias da mesma espécie, que na maioria das vezes é descendente de uma célula.

Colônias de bactérias de diferentes espécies são diferentes:

• Formato;
• Tamanho;
• transparência;
• cor;
• altura;
• a natureza da superfície e bordas;
• consistência.

A natureza das colônias é uma das características taxonômicas das bactérias.