Ajutor la Tele2, tarife, intrebari

Creșterea și reproducerea

Termenul "creștere" înseamnă o creștere a masei citoplasmatice a unei celule individuale sau a unui grup de bacterii ca rezultat al sintezei materialului celular (de exemplu, proteine, ARN, ADN). După ce a atins o anumită dimensiune, celula se oprește din creștere și începe să se înmulțească.

Reproducerea microbilor înseamnă capacitatea lor de a se autoreproduce, de a crește numărul de indivizi pe unitate de volum. Altfel, putem spune: reproducerea este o creștere a numărului de indivizi dintr-o populație microbiană.

Bacteriile se reproduc în principal prin simplă diviziune transversală (reproducere vegetativă), care are loc în diferite planuri, cu formarea de diverse combinații de celule (ciorchine de struguri - stafilococi, lanțuri - streptococi, perechi - diplococi, baloti, pachete - sarcine etc.). Procesul de divizare constă dintr-un număr de etape succesive. Prima etapă începe cu formarea unui sept transversal în partea de mijloc a celulei (Fig. 6), care constă inițial dintr-o membrană citoplasmatică care împarte citoplasma celulei mamă în două celule fiice. În paralel cu aceasta, este sintetizat un perete celular, care formează o partiție cu drepturi depline între două celule fiice. În procesul de diviziune bacteriană, o condiție importantă este replicarea (dublarea) ADN-ului, care este realizată de enzimele ADN polimerază. Când ADN-ul este duplicat, legăturile de hidrogen sunt rupte și se formează două catene de ADN, fiecare dintre ele fiind localizată în celulele fiice. Mai mult, ADN-ul monocatenar fiic restabilește legăturile de hidrogen și formează din nou ADN dublu catenar.

Replicarea ADN-ului și diviziunea celulară au loc cu o anumită rată inerentă fiecărui tip de microbi, care depinde de vârsta culturii și de natura mediului nutritiv. De exemplu, rata de creștere a Escherichia coli variază de la 16 la 20 de minute; în mycobacterium tuberculosis, diviziunea are loc numai după 18-20 de ore; o cultură de țesut de mamifer durează 24 de ore. În consecință, bacteriile din majoritatea speciilor se reproduc de aproape 100 de ori mai repede decât celulele de cultură de țesuturi.

Procesul de reproducere a culturii microbiene pe un mediu care nu poate fi înlocuit decurge neuniform. Acesta definește patru faze principale.

1. Faza inițială (faza de întârziere) sau faza de repaus.În acest moment, cultura se adaptează la mediul nutritiv. În celula microbiană, conținutul de ARN crește și, cu ajutorul acestuia, are loc sinteza enzimelor necesare.

2. Faza exponențială (logaritmică). caracterizată printr-o creștere maximă a celulelor în cultură, merge exponențial (1, 2,4, 8, 16, 256 etc.). În acest moment, majoritatea celulelor tinere și active biologic se află în mediu. La sfârșitul fazei, când mediul este epuizat, substanțele necesare unui anumit microb dispar, cantitatea de oxigen scade, are loc o creștere a produselor metabolice - creșterea culturii încetinește. Curba ia treptat o direcție orizontală.

3. faza stationara, sau perioada de maturitate, reprezintă grafic o linie paralelă cu axa x. Există un echilibru între numărul de celule nou formate și cele moarte. Cantitatea de mediu scade, densitatea celulelor din populație crește, efectul toxic al produselor metabolice crește - toate acestea provoacă moartea celulelor.

4. Faza de moarte.În această fază, se observă nu numai o scădere, ci și o schimbare a celulelor. Apar forme degradate, precum și spori. După câteva săptămâni sau luni, cultura moare. Acest lucru se întâmplă deoarece deșeurile toxice nu numai că inhibă, ci și ucid celulele microbiene.

Astfel, datorită proceselor de metabolism, se menține activitatea vitală a celulei microbiene. Aerobii au nevoie de oxigen pentru a respira, în timp ce anaerobii folosesc respirația și fermentația cu nitrați și sulfați. Microorganismele asimilează substanțele organice și anorganice din mediul extern, oxidând pe care le primesc energia necesară și elementele plastice. Rezultatul este creșterea celulelor. Ajuns la stadiul necesar de maturitate, celula se reproduce prin simpla diviziune. În cursul activității lor de viață, microorganismele consumă treptat nutrienți, eliberând metaboliții lor în mediu, modificând astfel compoziția mediului și făcându-l inadecvat pentru viață.

Reproducerea bacteriilor prin fisiune este cea mai comună metodă de creștere a dimensiunii populației microbiene. După divizare, bacteriile cresc la dimensiunea inițială, ceea ce necesită anumite substanțe (factori de creștere).

Metodele de reproducere a bacteriilor sunt diferite, dar pentru majoritatea speciilor lor, o formă de reproducere asexuată este inerentă metodei diviziunii. Bacteriile se reproduc rar prin înmugurire. Reproducerea sexuală a bacteriilor este prezentă într-o formă primitivă.

Orez. 1. În fotografie, o celulă bacteriană este în stadiul de diviziune.

Aparatul genetic al bacteriilor

Aparatul genetic al bacteriilor este reprezentat de un singur ADN - cromozomul. ADN-ul este închis într-un inel. Cromozomul este situat într-o nucleotidă care nu are membrană. Celula bacteriană conține plasmide.

Nucleoid

Nucleoidul este analog cu nucleul. Este situat în centrul celulei. ADN-ul este localizat în el - purtătorul de informații ereditare într-o formă pliată. ADN-ul nerăsucit atinge o lungime de 1 mm. Substanța nucleară a unei celule bacteriene nu are o membrană, un nucleol și un set de cromozomi și nu este împărțită prin mitoză. Înainte de divizare, nucleotida este dublată. În timpul diviziunii, numărul de nucleotide crește la 4.

Orez. 2. În fotografie, o celulă bacteriană pe o tăietură. O nucleotidă este vizibilă în partea centrală.

Plasmide

Plasmidele sunt molecule autonome pliate într-un inel de ADN dublu catenar. Masa lor este mult mai mică decât masa unei nucleotide. În ciuda faptului că informațiile ereditare sunt codificate în ADN-ul plasmidelor, acestea nu sunt vitale și necesare pentru o celulă bacteriană.

Orez. 3. Fotografia prezintă o plasmidă bacteriană.

Etape de diviziune

După atingerea unei anumite dimensiuni inerente unei celule adulte, sunt lansate mecanismele de divizare.

Replicarea ADN-ului

Replicarea ADN-ului precede diviziunea celulară. Mezozomii (pliurile membranei citoplasmatice) rețin ADN-ul până la finalizarea procesului de diviziune (replicare).

Replicarea ADN-ului se realizează cu ajutorul enzimelor ADN polimerază. În timpul replicării, legăturile de hidrogen din ADN-ul cu 2 catenari sunt rupte, drept urmare, dintr-un singur ADN se formează două fiice monocatenar. Ulterior, când ADN-ul fiică și-a luat locul în celulele fiice separate, acestea sunt restaurate.

De îndată ce replicarea ADN-ului este încheiată, apare o constricție ca rezultat al sintezei, împărțind celula în jumătate. Mai întâi, nucleotida este supusă diviziunii, apoi citoplasma. Sinteza peretelui celular completează diviziunea.

Orez. 4. Schema diviziunii celulare bacteriene.

Schimbul de segmente de ADN

În bacilul de fân, procesul de replicare a ADN-ului este finalizat prin schimbul a 2 segmente de ADN.

După diviziunea celulară, se formează o punte de-a lungul căreia ADN-ul unei celule trece în alta. Cele două ADN-uri se împletesc apoi. Unele întinderi ale ambelor ADN se lipesc împreună. La locurile de aderență, segmentele de ADN sunt schimbate. Unul dintre ADN se întoarce la prima celulă de-a lungul jumperului.

Orez. 5. Varianta schimbului de ADN în bacilul de fân.

Tipuri de diviziuni celulare bacteriene

Dacă diviziunea celulară este înaintea procesului de diviziune, atunci se formează bastonașe multicelulare și coci.

Cu diviziunea celulară sincronă, se formează două celule fiice cu drepturi depline.

Dacă o nucleotidă se divide mai repede decât celula însăși, atunci se formează bacterii multinucleotide.

Modalități de separare a bacteriilor

Împărțire prin rupere

Diviziunea prin rupere este caracteristică bacililor antraxului. Ca urmare a acestei diviziuni, celulele se rup la nivelul articulațiilor, rupând punțile citoplasmatice. Apoi se resping reciproc, formând lanțuri.

separare de alunecare

Odată cu separarea prin alunecare după diviziune, celula se separă și, parcă, alunecă pe suprafața altei celule. Această metodă de separare este tipică pentru unele forme de Escherichia.

split split

Cu o diviziune divizată, una dintre celulele divizate descrie un arc de cerc cu capătul liber, al cărui centru este punctul de contact cu o altă celulă, formând un cinci roman sau cuneiform (corynebacterium diphtheria, listeria).

Orez. 6. În fotografie, bacterii în formă de tijă care formează lanțuri (tije de antrax).

Orez. 7. În fotografie, o metodă de alunecare pentru separarea Escherichia coli.

Orez. 8. Metoda de scindare pentru separarea corynebacteriilor.

Vedere a clusterelor bacteriene după divizare

Acumulările de celule în diviziune au o varietate de forme, care depind de direcția planului de diviziune.

bacterii globulare aranjate câte unul, câte doi (diplococi), în pungi, în lanțuri sau ca ciorchinii de struguri. Bacteriile în formă de tijă - în lanțuri.

Bacteriile spiralate- haotic.

Orez. 9. Fotografia prezintă micrococi. Sunt rotunde, netede, de culoare albă, galbenă și roșie. Micrococii sunt omniprezenti în natură. Ei trăiesc în diferite cavități ale corpului uman.

Orez. 10. În fotografie, bacterii diplococcus - Streptococcus pneumoniae.

Orez. 11. Bacteria Sarcina din fotografie. Bacteriile coccoide sunt combinate în pachete.

Orez. 12. În fotografie, bacterii streptococi (din grecescul „streptos” - un lanț). Aranjate în lanțuri. Sunt agenții cauzali ai mai multor boli.

Orez. 13. În fotografie, bacteriile sunt stafilococi „de aur”. Aranjat ca „ciorchine de struguri”. Ciorchinii au o culoare aurie. Sunt agenții cauzali ai mai multor boli.

Orez. 14. În fotografie, bacteriile contorte ale leptospirei sunt agenții cauzali ai multor boli.

Orez. 15. În fotografie, bacterii în formă de tijă din genul Vibrio.

rata de diviziune bacteriană

Rata de diviziune a bacteriilor este extrem de mare. În medie, o celulă bacteriană se divide la fiecare 20 de minute. În doar o zi, o celulă formează 72 de generații de descendenți. Mycobacterium tuberculosis se divide lent. Întregul proces de împărțire le durează aproximativ 14 ore.

Orez. 16. Fotografia prezintă procesul de diviziune celulară a streptococului.

Reproducerea sexuală a bacteriilor

În 1946, oamenii de știință au descoperit reproducerea sexuală într-o formă primitivă. În acest caz, gameții (celule germinale masculine și feminine) nu se formează, totuși, unele celule fac schimb de material genetic ( recombinare genetică).

Transferul genelor are loc ca urmare a conjugări— transferul unidirecțional al unei părți a informațiilor genetice sub formă plasmidă la contactul dintre celulele bacteriene.

Plasmidele sunt molecule mici de ADN. Ele nu sunt asociate cu genomul cromozomilor și sunt capabile să se dubleze în mod autonom. Plasmidele conțin gene care cresc rezistența celulelor bacteriene la condițiile de mediu nefavorabile. Bacteriile transmit adesea aceste gene între ele. Se remarcă, de asemenea, transferul informațiilor genetice către bacteriile din altă specie.

În absența unui adevărat proces sexual, este conjugarea care joacă un rol uriaș în schimbul de trăsături utile. Acest lucru transferă capacitatea bacteriilor de a prezenta rezistență la medicamente. Pentru omenire, transmiterea rezistenței la antibiotice între populațiile care cauzează boli este deosebit de periculoasă.

Orez. 17. În fotografie, momentul conjugării a două Escherichia coli.

Fazele dezvoltării unei populații bacteriene

La semănat pe un mediu nutritiv, dezvoltarea populației bacteriene trece prin mai multe faze.

Faza initiala

Faza inițială este perioada de la momentul însămânțării până la creșterea lor. În medie, faza inițială durează 1-2 ore.

Faza de întârziere a reproducerii

Aceasta este faza de creștere intensivă a bacteriilor. Durata sa este de aproximativ 2 ore. Depinde de vârsta culturii, perioada de adaptare, calitatea mediului nutritiv etc.

faza logaritmică

În această fază se observă vârful ratei de reproducere și creșterea populației bacteriene. Durata sa este de 5 - 6 ore.

Faza de accelerare negativă

În această fază, se observă o scădere a ratei de reproducere, numărul de bacterii care se divizează scade și numărul de bacterii moarte crește. Motivul pentru accelerarea negativă este epuizarea mediului nutritiv. Durata sa este de aproximativ 2 ore.

Faza maximă staționară

În faza staționară, se notează un număr egal de indivizi morți și nou formați. Durata sa este de aproximativ 2 ore.

Faza de moarte accelerată

În această fază, numărul de celule moarte crește progresiv. Durata sa este de aproximativ 3 ore.

Faza morții logaritmice

În această fază, celulele bacteriene mor într-un ritm constant. Durata sa este de aproximativ 5 ore.

Faza descrescatoare

În această fază, celulele bacteriene vii rămase intră într-o stare latentă.

Orez. 18. Figura prezintă curba de creștere a unei populații bacteriene.

Orez. 19. Fotografia prezintă colonii albastru-verzi de Pseudomonas aeruginosa, colonii galbene de micrococi, colonii roșii sângelui de Bacterium prodigiosum și colonii negre de Bacteroides niger.

Orez. 20. Fotografia prezintă o colonie de bacterii. Fiecare colonie este descendentul unei singure celule. Într-o colonie, numărul de celule este de milioane. o colonie crește în 1-3 zile.

Divizarea bacteriilor sensibile magnetic

În anii 1970, au fost descoperite bacterii care trăiau în mări care aveau un sentiment de magnetism. Magnetismul permite acestor creaturi uimitoare să navigheze de-a lungul liniilor câmpului magnetic al Pământului și să găsească sulf, oxigen și alte substanțe care sunt atât de necesare pentru el. „Busola” lor este reprezentată de magnetozomi, care constau dintr-un magnet. Când se împart, bacteriile sensibile magnetic își împart busola. În acest caz, constricția în timpul diviziunii devine în mod clar insuficientă, astfel încât celula bacteriană se îndoaie și face o fractură ascuțită.

Orez. 21. Fotografia arată momentul divizării unei bacterii sensibile magnetic.

Creșterea bacteriilor

La începutul diviziunii celulare bacteriene, două molecule de ADN diverg la capete diferite ale celulei. Apoi, celula este împărțită în două părți egale, care sunt separate una de cealaltă și cresc la dimensiunea originală. Rata de diviziune a multor bacterii este în medie de 20-30 de minute. În doar o zi, o celulă formează 72 de generații de descendenți.

Masa de celule în procesul de creștere și dezvoltare absoarbe rapid nutrienții din mediu. Acest lucru este facilitat de factorii de mediu favorabili - temperatura, o cantitate suficientă de nutrienți, pH-ul necesar al mediului. Celulele aerobe au nevoie de oxigen. Pentru anaerobi, este periculos. Cu toate acestea, reproducerea nelimitată a bacteriilor în natură nu are loc. Lumina soarelui, aerul uscat, lipsa alimentelor, temperatura ambientală ridicată și alți factori au un efect dăunător asupra celulei bacteriene.

Orez. 22. În fotografie, momentul diviziunii celulare.

factori de crestere

Creșterea bacteriană necesită anumite substanțe (factori de creștere), dintre care unele sunt sintetizate de celula însăși, iar altele provin din mediul înconjurător. Toate bacteriile au cerințe diferite pentru factorii de creștere.

Nevoia de factori de creștere este o caracteristică constantă, ceea ce face posibilă utilizarea acestuia pentru identificarea bacteriilor, prepararea mediilor nutritive și utilizarea în biotehnologie.

Factorii de creștere bacteriană (vitamine bacteriene) sunt elemente chimice, dintre care majoritatea sunt vitamine B solubile în apă. Acest grup include, de asemenea, bazele hemină, colină, purinică și pirimidină și alți aminoacizi. În absența factorilor de creștere, apare bacteriostaza.

Bacteriile folosesc factori de creștere în cantități minime și neschimbate. O serie de substanțe chimice din acest grup fac parte din enzimele celulare.

Orez. 23. În fotografie, momentul divizării unei bacterii în formă de tijă.

Cei mai importanți factori de creștere a bacteriilor

• Vitamina B1 (tiamina). Ia parte la metabolismul carbohidraților.
• Vitamina B2 (riboflavina). Ia parte la reacțiile redox.
• Acid pantotenic este parte integrantă a coenzimei A.
• Vitamina B6 (piridoxina). Ia parte la metabolismul aminoacizilor.
• Vitaminele B12(cobalaminele sunt substanțe care conțin cobalt). Ele participă activ la sinteza nucleotidelor.
• Acid folic. Unii dintre derivații săi fac parte din enzimele care catalizează sinteza bazelor purinice și pirimidinice, precum și a unor aminoacizi.
• Biotina. Participă la metabolismul azotului și, de asemenea, catalizează sinteza acizilor grași nesaturați.
• Vitamina PP(un acid nicotinic). Participă la reacții redox, la formarea enzimelor și la metabolismul lipidelor și carbohidraților.
• Vitamina H(acid paraaminobenzoic). Este un factor de creștere pentru multe bacterii, inclusiv pentru cele care locuiesc în intestinul uman. Acidul folic este sintetizat din acidul para-aminobenzoic.
• Gemini. Este o parte integrantă a unor enzime care participă la reacțiile de oxidare.
• Colina. Ia parte la reacțiile de sinteza lipidelor peretelui celular. Este un furnizor al grupării metil în sinteza aminoacizilor.
• Baze purinice și pirimidinice(adenină, guanină, xantină, hipoxantină, citozină, timină și uracil). Substanțele sunt necesare în principal ca componente ale acizilor nucleici.
• Aminoacizi. Aceste substanțe sunt constituenții proteinelor celulare.

Nevoia de factori de creștere a unor bacterii

Auxotrofe pentru a asigura viata, au nevoie de aprovizionarea cu substante chimice din exterior. De exemplu, clostridiile nu sunt capabile să sintetizeze lecitină și tirozină. Stafilococii au nevoie de aportul de lecitină și arginină. Streptococii au nevoie de aportul de acizi grași - componente ale fosfolipidelor. Corynebacteriile și Shigella au nevoie de aport de acid nicotinic. Staphylococcus aureus, pneumococul și brucella au nevoie de aport de vitamina B1. Streptococi și bacili tetanici - în acid pantotenic.

Prototrofe sintetiza in mod independent substantele necesare.

Orez. 24. Condiții de mediu diferite afectează creșterea coloniilor bacteriene în moduri diferite. În stânga - creștere stabilă sub forma unui cerc care se extinde încet. În dreapta - creștere rapidă sub formă de „lăstarii”.

Studierea necesității bacteriilor pentru factorii de creștere permite oamenilor de știință să obțină o masă microbiană mare, atât de necesară în fabricarea de antimicrobiene, seruri și vaccinuri.

Citiți mai multe despre bacterii în articole:

Reproducerea bacteriilor este un mecanism de creștere a numărului de populații microbiene. Diviziunea bacteriană este principalul mod de reproducere. După divizare, bacteriile ar trebui să atingă dimensiunea adulților. Bacteriile cresc prin absorbția rapidă a nutrienților din mediul lor. Creșterea necesită anumite substanțe (factori de creștere), dintre care unele sunt sintetizate chiar de celula bacteriană, iar altele provin din mediul înconjurător.

Studiind creșterea și reproducerea bacteriilor, oamenii de știință descoperă în mod constant proprietățile benefice ale microorganismelor, a căror utilizare în viața de zi cu zi și în producție este limitată doar de proprietățile lor.

Activitatea bacteriană se caracterizează prin creștere- formarea componentelor structurale și funcționale ale celulei și creșterea celulei bacteriene în sine, precum şi reproducerea- autoreproducerea, ducând la creșterea numărului de celule bacteriene din populație.

bacteriile se inmultesc prin fisiune binară în jumătate, mai rar prin înmugurire. Actinomicetele, ca și ciupercile, se pot reproduce prin spori. Actinomicetele, fiind bacterii ramificate, se reproduc prin fragmentarea celulelor filamentoase. Bacteriile gram-pozitive se divid prin creșterea în interior a partițiilor de diviziune sintetizate în celulă, iar bacteriile gram-negative se divid prin constrângere, ca urmare a formării unor figuri în formă de gantere, din care se formează două celule identice.

Diviziunea celulară a precedat replicarea cromozomului bacterian după un tip semi-conservator (se deschide lanțul de ADN dublu catenar și fiecare catenă este completată de o catenă complementară), ducând la dublarea moleculelor de ADN ale nucleului bacterian - nucleoidul.

Replicarea ADN-ului are loc în trei etape: inițiere, alungire sau creștere în lanț și terminare.

Reproducerea bacteriilor într-un mediu nutritiv lichid. Bacteriile însămânțate într-un anumit volum, neschimbat al mediului nutritiv, înmulțindu-se, consumă nutrienți, ceea ce duce ulterior la epuizarea mediului nutritiv și încetarea creșterii bacteriene. Cultivarea bacteriilor într-un astfel de sistem se numește cultivare periodică, iar cultura se numește periodică. Dacă condițiile de cultivare sunt menținute prin furnizarea continuă de mediu nutritiv proaspăt și scurgerea aceluiași volum de fluid de cultură, atunci o astfel de cultivare se numește continuă, iar cultura se numește continuă.

La creșterea bacteriilor pe un mediu nutritiv lichid, se observă creșterea culturii aproape de fund, difuză sau de suprafață (sub formă de film). Creșterea unei culturi periodice de bacterii crescute pe un mediu nutritiv lichid este împărțită în mai multe faze sau perioade:

1. faza de întârziere;

2. faza de creștere logaritmică;

3. faza de creștere staționară sau concentrația maximă

bacterii;

4. faza morții bacteriene.

Aceste faze pot fi descrise grafic ca segmente ale curbei de reproducere bacteriană, care reflectă dependența logaritmului numărului de celule vii de momentul cultivării lor.

Faza de întârziere- perioada dintre semănatul bacteriilor și începutul reproducerii. Durata fazei de întârziere este în medie de 4-5 ore.În același timp, bacteriile cresc în dimensiune și se pregătesc pentru divizare; cantitatea de acizi nucleici, proteine ​​și alte componente crește.

Faza de creștere logaritmică (exponențială). este o perioadă de diviziune intensivă a bacteriilor. Durata sa este de aproximativ 5-6 ore.În condiții optime de creștere, bacteriile se pot împărți la fiecare 20-40 de minute. În această fază, bacteriile sunt cele mai vulnerabile, ceea ce se explică prin sensibilitatea ridicată a componentelor metabolice ale unei celule în creștere rapidă la inhibitorii sintezei proteinelor, acizii nucleici etc.

Apoi vine faza de creștere staționară., la care numărul de celule viabile rămâne neschimbat, constituind nivelul maxim (M-concentration). Durata sa este exprimată în ore și variază în funcție de tipul de bacterii, de caracteristicile acestora și de cultivare.

Faza morții completează procesul de creștere a bacteriilor, caracterizată prin moartea bacteriilor în condiții de epuizare a surselor de mediu nutritiv și acumularea de produse metabolice a bacteriilor în acesta. Durata acestuia variază de la 10 ore la câteva săptămâni. Intensitatea creșterii și reproducerii bacteriilor depinde de mulți factori, printre care compoziția optimă a mediului nutritiv, potențialul redox, pH-ul, temperatura etc.

Reproducerea bacteriilor pe un mediu nutritiv dens. Bacteriile care cresc pe medii nutritive dense formează colonii izolate rotunjite cu margini uniforme sau neuniforme (forme S și R), de consistență și culoare diferite, în funcție de pigmentul bacterian.

Pigmenții solubili în apă difuzează în mediul nutritiv și îl colorează. Un alt grup de pigmenți este insolubil în apă, dar solubil în solvenți organici. Și, în sfârșit, există pigmenți care nu sunt insolubili nici în apă și nici în compuși organici.

Cei mai des întâlniți pigmenți printre microorganisme sunt carotenii, xantofilele și melaninele. Melaninele sunt pigmenți insolubili de culoare neagră, maro sau roșie, sintetizați din compuși fenolici. Melaninele, împreună cu catalaza, superoxid cismutaza și peroxidazele, protejează microorganismele de efectele radicalilor toxici de peroxid de oxigen. Mulți pigmenți au efecte antimicrobiene, asemănătoare antibioticelor.

Curba de creștere caracterizează creșterea și reproducerea bacteriilor în anumite condiții de mediu. Curba de creștere este obținută dintr-un studiu de cultură în loturi.

cultura periodica Aceasta este o populație de microorganisme care se dezvoltă într-un volum limitat de mediu fără aprovizionare cu nutrienți.

Faza 1 - initiala - bacteriile cresc dar nu se inmultesc

Faza 2 - faza de creștere lg - bacteriile se înmulțesc intens

3 faze - staționar - reproducere - egală cu mortalitatea

Faza 4 - moarte - se acumulează produse metabolice, mediul nutritiv este epuizat, bacteriile mor.

Factorii externi pot avea

• Acțiune bacteriostatică- inhiba reproducerea si cresterea bacteriilor
• Acțiune bactericidă- ucide bacteriile

enzime bacteriene

- Enzime- proteine ​​specifice care catalizează reacţiile chimice. Enzimele provoacă o redistribuire a densităților de electroni și o anumită deformare a moleculei substratului. Aceasta duce la o slăbire a legăturilor intramoleculare, energia de activare scade și reacția se accelerează.

Clasificarea enzimelor -

1. După tipul de reacție catalizată - oxidoreductaze, liazele, transferazele, hidrolazele etc.
2. Prin localizare – endoenzimele – catalizează reacțiile din interiorul celulei. Exoenzimele - secretate de celula bacteriană, catalizează descompunerea
3. Controlul genetic al formării - constitutiv (pe parcursul întregului ciclu de viață, prezența unui substrat nu afectează), inductibil - se formează ca răspuns la prezența unui substrat
4. În funcție de substrat - proteolitic - descompune proteinele, zaharolitic - descompune carbohidrații, lipolitic - descompune grăsimile.

Importanța enzimelor.

1. Sinteza enzimelor este determinată, prin urmare, determinarea proprietăților enzimatice servește la identificarea organismelor

2. Enzimele bacteriilor determină patogenitatea acestora

3. Proprietățile enzimatice sunt utilizate în industria microbiologiei

Determinarea enzimelor bacteriene

Proteazele descompun proteinele în aminoacizi, uree, indol, hidrogen sulfurat, amoniac. Pe medii cu proteine, proteazele sunt detectate prin izolarea acestor produse. Utilizați gelatină, lichefierea mediului. Pe zerul coagulat după lichefiere și pe lapte după limpezirea lui. Cazeina - se va descompune, proteina se va coagula. La BCH pentru eliberarea gazului indol și a hidrogenului sulfurat, care sunt detectate folosind hârtii indicator

Determinarea enzimelor care descompun carbohidrații – zaharolitice. Aceste enzime descompun carbohidrații în aldehide, acizi, dioxid de carbon și H2. Pentru a le determina, utilizați MPB sau MPA, adăugați un indicator de formare a acidului + carbohidrați + plutitor pentru formarea de gaz. Conform acestui principiu, sunt create mediile Gis și Pestrel. Dacă lumina mediului se schimbă, se eliberează gaz, atunci carbohidrații sunt împărțiți. Se folosesc monozaharide. Pe acest principiu se creează panouri, tablete, sisteme indicatoare de hârtie, NIB - sisteme de hârtie indicatoare, tub de energie și dispozitive de înregistrare a activității enzimatice (se formează acidul carbonic => sunt necesari indicatori cu Ph)

Enzimele lipolitice - lipaze - sunt detectate pe JSA - agar gălbenuș-sare, care conține gălbenuș, în care există multe lipide și distrugerea lipidelor este însoțită de iluminarea mediului.

Cultivarea microorganismelor.

Aceasta înseamnă obținerea unui număr mare de bacterii pe un mediu nutritiv. Scopurile cultivării. Cultivarea se realizează pt

1. Studiul proprietăților microbiologice

2. Pentru a diagnostica infectiile

3. Pentru a obține un produs biologic - din bacterii sau obținut folosind bacterii.

Astfel de medicamente pot fi terapeutice, diagnostice, profilactice. Condiții pentru cultivarea bacteriilor

1. Prezența unui mediu nutritiv complet.
2. Temperatura optima
3. Atmosfera de cultivare este fie oxigen, fie absența acestuia.
4. Timp de cultivare - creștere vizibilă după 18-48 de ore, dar unele - tuberculoză de exemplu - 3-4 săptămâni
5. Lumina Unii vor crește doar în prezența luminii.

Metode de cultivare a aerobilor

1. Staționar - pe suprafața agarului
2. Metodă de cultivare profundă cu aerare medie. Aerarea se efectuează pentru a dizolva oxigenul din mediu.
3. Cultivare continuă - folosiți medii nutritive curgătoare.

Proprietățile culturale ale microorganismelor. Acestea sunt caracteristici ale creșterii bacteriene pe mediile nutritive.

Pe mediile nutritive lichide, bacteriile provoacă turbiditatea mediului, pot forma sedimente - aproape de fund, parietal și pot forma o peliculă pe suprafața mediului. Coloniile se formează pe medii nutritive dense.

Colonia- o acumulare izolata de microorganisme din aceeasi specie pe un mediu nutritiv dens. Are o anumită dimensiune, suprafață, margine, formă, consistență, structură, culoare.

Tipuri de colonii

S-smooth - formă rotundă, margini netede, suprafață netedă.

R-colonii - margini aspre, neuniforme, suprafață striată

Colony SR 0 intermediar - margini și suprafață ușor neuniforme.

Caracteristicile cultivării anaerobilor. Pentru cultivarea anaerobilor se creează condiții lipsite de oxigen. Acest lucru este realizat

1. Regenerarea mediului nutritiv - mediul nutritiv este fiert și oxigenul dizolvat părăsește mediu.
2. utilizarea dispozitivelor speciale - anaerostate și esicatoare. În ele, oxigenul este absorbit fie de absorbanții chimici, fie este pompat din dispozitiv.
3. Adăugarea de substanțe reducătoare în mediu - substanțe care se oxidează ușor și rapid - carbohidrați, cisteină, bucăți de organe parenchimatoase, acid ascorbic. Pe acest principiu a fost creat un mediu pentru anaerobi - Keith-Tarozzi - un mediu pentru anaerobi. Conține BCH, carbohidrați și bucăți de ficat care conțin cisteină.
4. Metode speciale de însămânțare. Semănat sub ulei, semănat în tubul Veyon-Venyan, semănat conform Fortner. Aerobii și anaerobii sunt populați pe o cană - Aerobii absorb oxigenul și se obține un mediu anaerob.

Izolarea culturilor pure.

cultura pura- o populatie de microorganisme din aceeasi specie, izolata pe un mediu nutritiv lichid sau solid in cantitati mari.

Obiectivele de selecție.

1. Diagnosticul infecțiilor. Izolarea culturilor pure stă la baza metodei bacteriologice. Pe baza izolării culturii pure și a identificării acesteia. Identificarea este definiția unei specii.
2. Obținerea produselor biologice
3. Studiul proprietăților biologice ale bacteriilor
4. Cercetări sanitare și igienice

Etapele izolării unei culturi pure de aerobi.

1. Examinând amestecul - frotiu colorant Gram.
2. Separarea amestecului si obtinerea coloniilor. Disocierea se efectuează 1) Conform lui Drygalsky - lovituri pe suprafața agarului. Ansa se ia materialul și se inoculează pe agar. Spatula de semănat pe mai multe cupe. 2) Metoda de diluare în serie. 3) Koch - metodă de diluții în serie în agar topit.
3. Verificarea frecvenței coloniilor, frotiu, colorare Gram
4. Subcultivarea materialului din colonii pe agar înclinat pentru a acumula o cultură pură. Cultura pură selectată este identificată prin proprietăți - morfologice, tinctoriale, culturale, enzimatice și altele.

Izolarea culturii pure de anaerobi

1. Acumularea de anaerobi. Amestecul se inoculează pe mediul Kittarocy și se încălzește la o temperatură de 80 de grade timp de 10 minute. Anaerobii care formează spori sunt conservați, în timp ce alții - formele vegetative mor. Apoi mediul nutritiv este cultivat, sporii germinează și se acumulează

2. Obținerea coloniilor conform Zeisler, se obțin colonii anaerobe pe suprafața agar-ului în Anaerostat, după Weinberg se obțin colonii în tuburi Veyon-Vignal.

3. Verificarea frecventei coloniilor - frotiu, coloratie Gram

4. Reînsămânțarea coloniilor pe mediu Kittarocy, acumulare de către anaerobi, cultură pură.

5. Identificarea, determinarea tipului de anaerob.

Alte moduri de a izola culturile pure.

1. Pot fi folosite temperaturi optime
2. Izolarea sporilor atunci când amestecul este încălzit timp de 10 minute la 80 de grade
3. Utilizarea fenomenului de roire - răspândirea dincolo de zona de semănat.
4. Metoda Shukevich este izolarea unei culturi pure de microorganisme cu creștere târâtoare.
5. Filtrabilitatea bacteriilor - capacitatea de a trece prin filtre cu o anumită dimensiune a sporilor. Tratarea amestecului cu raze ultraviolete, ultrasunete, antiseruri, obtinerea unei culturi pure de microorganisme rezistente la acesti factori.
6. Prin electroforeza amestecului. Organismele cu o anumită sarcină se vor acumula la anod sau catod.
7. Utilizați un micromanipulator. La microscop, luați o celulă și obțineți o cultură pură - o clonă - descendenții unei celule microbiene. Utilizarea mediilor nutritive elective.
8. În mediile nutritive se adaugă bilă, săruri de Thiurit, clorură de sodiu, antibiotice și se izolează o cultură pură de microorganisme rezistente.
9. Puteți utiliza medii de diagnostic diferențial.
10. Puteți folosi metoda biologică. Șoarecii albi sunt infectați intraperitoneal cu un amestec de bacterii și din cauza tropismului, bacteriile se acumulează într-un anumit organ.

pigmenti bacterieni.

Aceștia sunt coloranți secretați de o celulă bacteriană, sinteza lor este determinată genetic. După structura chimică, pigmenții pot fi carotenoizi - roșu-galben, piroli - verzi, coloranți fenozin - albastru-verde și melanină - enzime negre.

Galben - stafilococ auriu, albastru-verde - Pseudomonas aeruginosa

Pigmenții sunt împărțiți în

1. Pigmenți insolubili - colorează doar coloniile
2. Pigmenți solubili - pot fi solubili în alcooli, apă

Pigmentii se formează, de regulă, în bacteriile care se află în microflora aerului, în microorganisme rezistente la antibiotice, deoarece. sunt metaboliți secundari și pigmenții se formează adesea în prezența luminii.

Funcția pigmenților

1. Pigmentii sunt implicati in metabolism
2. Creșterea rezistenței la antibiotice
3. Creste rezistenta UV prin protejarea zonelor sensibile la fotooxidare

L- forme de bacterii.

Deschis în 1935 Acestea sunt microorganisme cărora le lipsește un perete celular, dar își păstrează capacitatea de a crește și de a se înmulți. Formele L se formează la majoritatea heterotrofelor și ciupercilor. Factori care induc transformarea L -

1. Antibiotice

2. Aminoacizi - glicina, metionina, leucina si altele.

3. Enzime - lizozima.

4. Factori ai macroorganismului - macrocorpi, compliment

Acești factori fie distrug peretele celular, fie acționează asupra genomul celular și sinteza componentelor peretelui celular nu are loc.

ProprietățiLforme.

1. Formele L asigură supraviețuirea bacteriilor în condiții de mediu în schimbare.
2. Asemănător morfologic la anumite tipuri de bacterii. Sunt polimorfe - sferice, gram-negative. Ele formează colonii de tip A - colonii mici pe suprafața mediului și colonii de tip B - un centru întunecat și margini înălțate, coloniile cresc în mediul nutritiv.
3. Anaerobi sau microaerofili
4. Formele L au multe moduri de reproducere - fisiune binară, înmugurire, fragmentare, combinate.
5. Au virulență redusă, au lipsă de aderență și au proprietăți antigenice modificate.
6. Ele sunt capabile să se inverseze - să revină la forma lor bacteriană inițială

Și provoacă infecții greu de tratat.

Acest lucru se datorează faptului că formele L sunt rezistente la antibiotice și sunt rezistente la factorii de protecție ai macroorganismului, la anticorpi, fagocitoză, compliment.

Forme necultivate de bacterii NFB

Acestea sunt bacterii care au activitate metabolică, dar nu cresc pe medii nutritive, trecerea la o formă necultivabilă putând fi observată la multe microorganisme atunci când sunt expuse la condiții nefavorabile. Această tranziție este controlată genetic. Tranziția se realizează sub influența factorilor

1. Temperatura, mai ales scăzută
2. Concentrația de sare
3. Aerisirea mediului
4. Cantitatea de nutrienți

Valoarea formelor necultivate. În această formă, ele sunt depozitate în mediul extern între epidemii și, dacă intră în macroorganism, pot fi recultivate - reînviate - asta explică prezența bolilor focalizate în mod natural.

Identificare -

1. Numărarea directă a celulelor

2. Detectarea activității ADN

3. Metode de cercetare genetică.

Concepte de creștere și reproducere a bacteriilor

Pentru diagnosticul microbiologic, studiul microorganismelor și în scopuri biotehnologice, microorganismele sunt cultivate pe medii nutritive artificiale.

Sub creșterea bacteriilorînțelegeți creșterea masei celulelor fără a modifica numărul acestora în populație ca urmare a reproducerii coordonate a tuturor componentelor și structurilor celulare. O creștere a numărului de celule într-o populație de microorganisme este notă prin termen "reproducere". Se caracterizează prin timpul de generare (intervalul de timp în care numărul de celule se dublează) și un astfel de concept precum concentrația de bacterii (numărul de celule în 1 ml).

Spre deosebire de ciclul mitotic de diviziune la eucariote, reproducerea majorității procariotelor (bacteriilor) are loc prin fisiune binară, iar actinomicetele prin înmugurire. Mai mult, toate procariotele există în stare haploidă, deoarece molecula de ADN este reprezentată în celulă la singular.

Populația bacteriană

Când se studiază procesul de reproducere bacteriană, trebuie avut în vedere faptul că bacteriile există întotdeauna sub forma unor populații mai mult sau mai puțin numeroase, iar dezvoltarea populația bacterianăîntr-un mediu nutritiv lichid în cultură discontinuă poate fi considerat ca un sistem închis. Există 4 faze în acest proces:

• primul - iniţială, sau faza de intarziere, sau faza de intarziere,- caracterizat prin începutul creșterii celulare intensive, dar rata diviziunii lor rămâne scăzută;
• al 2-lea - logaritmic, sau faza de jurnal, sau faza exponentiala,- caracterizat printr-o rată maximă constantă de diviziune celulară și o creștere semnificativă a numărului de celule din populație;
• a 3-a - faza stationara- apare atunci când numărul de celule din populație încetează să crească. Acest lucru se datorează faptului că există un echilibru între numărul de celule nou formate și cele care mor. Numărul de celule bacteriene vii din populație per unitate de volum a mediului nutritiv în faza staționară este denumit concentrație M. Acest indicator este o trăsătură caracteristică pentru fiecare tip de bacterie;
• a 4-a - faza de moarte (moarte logaritmică)- caracterizata printr-o predominanta a numarului de celule moarte in populatie si o scadere progresiva a numarului de celule viabile din populatie. Oprirea creșterii în numărul (reproducția) populației de microorganisme are loc din cauza epuizării mediului nutritiv și/sau a acumulării de produse metabolice ai celulelor microbiene în acesta. Prin urmare, prin eliminarea produselor metabolice și/sau înlocuirea mediului nutritiv, reglarea tranziției populației microbiene de la faza staționară la faza de moarte, este posibilă crearea unui sistem biologic deschis care urmărește eliminarea echilibrului dinamic la un anumit nivel. a dezvoltării populaţiei.

Acest proces de creștere a microorganismelor se numește cultura în flux (cultură continuă). Creșterea în cultură continuă face posibilă obținerea unor mase mari de bacterii în timpul cultivării în flux în dispozitive speciale (chemostate și turbidistat) și este utilizată în producția de vaccinuri, precum și în biotehnologie pentru obținerea diferitelor substanțe biologic active produse de microorganisme.

Pentru a studia procesele metabolice de-a lungul ciclului de diviziune celulară, este, de asemenea, posibil să se utilizeze culturi sincrone- astfel de culturi de bacterii, a căror toți membrii populației se află în aceeași fază a ciclului. Acest lucru se realizează prin tehnici speciale de cultivare.

Cu toate acestea, după mai multe diviziuni simultane, suspensia celulară sincronizată revine treptat la diviziunea asincronă, astfel încât numărul de celule crește în continuare, nu mai treptat, ci continuu.

Colonii

Când sunt cultivate pe medii nutritive dense, se formează bacterii colonii- vizibilă cu ochiul liber, acumularea de bacterii din aceeași specie, care este cel mai adesea urmașul unei celule.

Coloniile de bacterii de diferite specii sunt diferite:

• formă;
• mărimea;
• transparenţă;
• culoare;
• înălţime;
• natura suprafeței și a marginilor;
• consistenta.

Natura coloniilor este una dintre caracteristicile taxonomice ale bacteriilor.