Hjälp på Tele2, taxor, frågor

Tillväxt och reproduktion

Termen "tillväxt" betyder en ökning av den cytoplasmatiska massan hos en enskild cell eller grupp av bakterier som ett resultat av syntesen av cellulärt material (t.ex. protein, RNA, DNA). Efter att ha nått en viss storlek slutar cellen att växa och börjar föröka sig.

Reproduktion av mikrober innebär deras förmåga att självreproducera sig, att öka antalet individer per volymenhet. Annars kan vi säga: reproduktion är en ökning av antalet individer i en mikrobiell population.

Bakterier reproducerar huvudsakligen genom enkel tvärgående delning (vegetativ reproduktion), som sker i olika plan, med bildandet av olika kombinationer av celler (druvklasar - stafylokocker, kedjor - streptokocker, par - diplokocker, balar, förpackningar - sarciner, etc.). Delningsprocessen består av ett antal successiva steg. Det första steget börjar med bildandet av ett tvärgående skiljevägg i cellens mellersta del (fig. 6), som initialt består av ett cytoplasmatiskt membran som delar upp modercellens cytoplasma i två dotterceller. Parallellt med detta syntetiseras en cellvägg som bildar en fullvärdig skiljevägg mellan två dotterceller. I processen för bakteriedelning är ett viktigt tillstånd replikationen (fördubbling) av DNA, som utförs av DNA-polymerasenzymer. När DNA dupliceras bryts vätebindningar och två DNA-strängar bildas, som var och en finns i dotterceller. Vidare återställer dotter enkelsträngat DNA vätebindningar och bildar återigen dubbelsträngat DNA.

DNA-replikation och celldelning sker med en viss hastighet som är inneboende i varje typ av mikrob, vilket beror på kulturens ålder och näringsmediets natur. Till exempel varierar tillväxthastigheten för Escherichia coli från 16 till 20 minuter; i mycobacterium tuberculosis sker delning först efter 18-20 timmar; en vävnadsodlingscell från däggdjur tar 24 timmar. Följaktligen reproducerar bakterier av de flesta arter nästan 100 gånger snabbare än vävnadsodlingsceller.

Processen för reproduktion av mikrobiell kultur på ett icke utbytbart medium fortskrider ojämnt. Den definierar fyra huvudfaser.

1. Den initiala fasen (lagfasen), eller vilofasen. Vid denna tidpunkt anpassar sig kulturen till näringsmediet. I den mikrobiella cellen ökar innehållet av RNA, och med dess hjälp sker syntesen av de nödvändiga enzymerna.

2. Exponentiell (logaritmisk) fas kännetecknad av en maximal ökning av celler i kultur, går det exponentiellt (1, 2,4, 8, 16, 256, etc.). Vid denna tidpunkt finns majoriteten av unga och biologiskt aktiva celler i mediet. I slutet av fasen, när mediet är utarmat, försvinner de ämnen som är nödvändiga för en given mikrob, mängden syre minskar, en ökning av metaboliska produkter uppstår - kulturtillväxten saktar ner. Kurvan antar gradvis en horisontell riktning.

3. stationär fas, eller mognadsperiod, representerar grafiskt en linje som löper parallellt med x-axeln. Det kommer en balans mellan antalet nybildade och döda celler. Mängden medium minskar, tätheten av celler i befolkningen ökar, den toxiska effekten av metabola produkter ökar - allt detta orsakar celldöd.

4. Döende fas. I denna fas observeras inte bara en minskning utan också en förändring i celler. Nedbrutna former uppstår, liksom sporer. Efter några veckor eller månader dör kulturen. Detta händer eftersom giftiga avfallsprodukter inte bara hämmar, utan även dödar mikrobiella celler.

Således, tack vare metabolismens processer, upprätthålls den vitala aktiviteten hos den mikrobiella cellen. Aerober behöver syre för att andas, medan anaerober använder nitrat- och sulfatandning och jäsning. Mikroorganismer assimilerar organiska och oorganiska ämnen från den yttre miljön, oxiderar som de får nödvändig energi och plastelement. Resultatet är celltillväxt. Efter att ha nått det nödvändiga mognadsstadiet, reproducerar cellen genom enkel delning. Under sin livsaktivitet konsumerar mikroorganismer gradvis näringsämnen, släpper ut sina metaboliter i miljön, vilket förändrar miljöns sammansättning och gör den olämplig för liv.

Reproduktion av bakterier genom fission är den vanligaste metoden för att öka storleken på den mikrobiella populationen. Efter delning växer bakterier till sin ursprungliga storlek, vilket kräver vissa ämnen (tillväxtfaktorer).

Metoderna för reproduktion av bakterier är olika, men för de flesta av deras arter är en form av asexuell reproduktion inneboende i delningsmetoden. Bakterier förökar sig sällan genom knoppning. Sexuell reproduktion av bakterier finns i en primitiv form.

Ris. 1. På bilden är en bakteriecell i delningsstadiet.

Bakteriers genetiska apparat

Bakteriers genetiska apparat representeras av ett enda DNA - kromosomen. DNA är sluten i en ring. Kromosomen sitter i en nukleotid som inte har ett membran. Bakteriecellen innehåller plasmider.

Nukleoid

Nukleoiden är analog med kärnan. Den är belägen i mitten av cellen. DNA är lokaliserat i det - bäraren av ärftlig information i en vikt form. Det otvinnade DNA:t når en längd av 1 mm. Kärnämnet i en bakteriecell har inte ett membran, en kärna och en uppsättning kromosomer och delas inte av mitos. Före delning fördubblas nukleotiden. Under delning ökar antalet nukleotider till 4.

Ris. 2. På bilden, en bakteriecell på ett snitt. En nukleotid är synlig i den centrala delen.

Plasmider

Plasmider är autonoma molekyler vikta till en ring av dubbelsträngat DNA. Deras massa är mycket mindre än massan av en nukleotid. Trots det faktum att ärftlig information är kodad i plasmidernas DNA, är de inte livsnödvändiga och nödvändiga för en bakteriecell.

Ris. 3. Bilden visar en bakterieplasmid.

Divisionsstadier

Efter att ha nått en viss storlek som är inneboende i en vuxen cell, lanseras delningsmekanismer.

DNA-replikation

DNA-replikation föregår celldelning. Mesosomer (veck av det cytoplasmatiska membranet) håller DNA tills delningsprocessen (replikation) är avslutad.

DNA-replikation utförs med hjälp av DNA-polymerasenzymer. Under replikering bryts vätebindningar i 2-strängat DNA, vilket resulterar i att två dotter enkelsträngade bildas från ett DNA. Därefter, när dotterns DNA har tagit sin plats i de separerade dottercellerna, återställs de.

Så snart DNA-replikeringen är klar, uppstår en förträngning som ett resultat av syntesen, som delar cellen på mitten. Först genomgår nukleotiden delning, sedan cytoplasman. Cellväggssyntes fullbordar delning.

Ris. 4. Schema för bakteriell celldelning.

Utbyte av DNA-segment

I höbacill fullbordas DNA-replikationsprocessen genom utbyte av 2 DNA-segment.

Efter celldelning bildas en bro, längs vilken DNA från en cell passerar in i en annan. De två DNA:n flätas sedan samman. Vissa sträckor av båda DNA håller ihop. Vid vidhäftningsställena utbyts DNA-segment. En av DNA:t går tillbaka till den första cellen längs bygeln.

Ris. 5. Variant av DNA-utbyte i höbacill.

Typer av bakteriecellsdelningar

Om celldelningen ligger före delningsprocessen, bildas flercelliga stavar och kocker.

Vid synkron celldelning bildas två fullvärdiga dotterceller.

Om en nukleotid delar sig snabbare än själva cellen, bildas multinukleotidbakterier.

Sätt att separera bakterier

Division genom att bryta

Delning genom brytning är karakteristisk för mjältbrandsbaciller. Som ett resultat av denna uppdelning bryter cellerna vid lederna och bryter de cytoplasmatiska bryggorna. Sedan stöter de bort varandra och bildar kedjor.

glidande separation

Med glidseparation efter delning separerar cellen och glider så att säga över ytan på en annan cell. Denna separationsmetod är typisk för vissa former av Escherichia.

split split

Med en delad delning beskriver en av de delade cellerna en cirkelbåge med sin fria ände, vars centrum är kontaktpunkten med en annan cell, som bildar en romersk femma eller kilskrift (corynebacterium diphtheria, listeria).

Ris. 6. På bilden bildar stavformade bakterier kedjor (mjältbrandsstavar).

Ris. 7. På bilden, en glidningsmetod för att separera Escherichia coli.

Ris. 8. Splittringsmetod för separering av corynebakterier.

Vy över bakteriekluster efter delning

Ansamlingar av delande celler har en mängd olika former, som beror på delningsplanets riktning.

klotformiga bakterier ordnade en i taget, två åt gången (diplococci), i påsar, i kedjor eller som druvklasar. Stavformade bakterier - i kedjor.

Spiralbakterier- kaotiskt.

Ris. 9. Bilden visar mikrokocker. De är runda, släta, vita, gula och röda. Mikrokocker finns överallt i naturen. De lever i olika håligheter i människokroppen.

Ris. 10. På bilden, diplococcus-bakterier - Streptococcus pneumoniae.

Ris. 11. Sarcina-bakterier på bilden. Coccoid-bakterier kombineras till paket.

Ris. 12. På bilden, streptokockbakterier (från grekiskan "streptos" - en kedja). Ordnade i kedjor. De är orsakerna till ett antal sjukdomar.

Ris. 13. På bilden är bakterierna "gyllene" stafylokocker. Ordnade som "druvor". Klasarna har en gyllene färg. De är orsakerna till ett antal sjukdomar.

Ris. 14. På bilden är de invecklade bakterierna i leptospira orsakerna till många sjukdomar.

Ris. 15. På bilden stavformade bakterier av släktet Vibrio.

bakteriell delningshastighet

Hastigheten för delning av bakterier är extremt hög. I genomsnitt delar sig en bakteriecell var 20:e minut. På bara en dag bildar en cell 72 generationer avkommor. Mycobacterium tuberculosis delar sig långsamt. Hela processen med delning tar dem cirka 14 timmar.

Ris. 16. Bilden visar processen för streptokockcelldelning.

Sexuell reproduktion av bakterier

1946 upptäckte forskare sexuell reproduktion i en primitiv form. I detta fall bildas inte könsceller (manliga och kvinnliga könsceller), men vissa celler utbyter genetiskt material ( genetisk rekombination).

Genöverföring sker som ett resultat av konjugationer— Enkelriktad överföring av en del av genetisk information i form plasmid vid kontakt mellan bakterieceller.

Plasmider är små DNA-molekyler. De är inte associerade med kromosomgenomet och kan duplicera autonomt. Plasmider innehåller gener som ökar motståndskraften hos bakterieceller mot ogynnsamma miljöförhållanden. Bakterier överför ofta dessa gener till varandra. Överföringen av geninformation till bakterier av en annan art noteras också.

I avsaknad av en sann sexuell process är det konjugering som spelar en stor roll i utbytet av användbara egenskaper. Detta överför bakteriers förmåga att uppvisa läkemedelsresistens. För mänskligheten är överföringen av antibiotikaresistens mellan sjukdomsframkallande populationer särskilt farlig.

Ris. 17. På bilden, ögonblicket för konjugation av två Escherichia coli.

Faser i utvecklingen av en bakteriepopulation

Vid sådd på ett näringsmedium går utvecklingen av bakteriepopulationen genom flera faser.

Inledande fas

Den inledande fasen är perioden från sådd till deras tillväxt. I genomsnitt varar den initiala fasen 1-2 timmar.

Reproduktiv fördröjningsfas

Detta är fasen av intensiv tillväxt av bakterier. Dess varaktighet är cirka 2 timmar. Det beror på kulturens ålder, anpassningsperioden, kvaliteten på näringsmediet etc.

logaritmisk fas

I denna fas noteras toppen av reproduktionshastigheten och ökningen av bakteriepopulationen. Dess varaktighet är 5-6 timmar.

Fas av negativ acceleration

I denna fas noteras en nedgång i reproduktionshastigheten, antalet delande bakterier minskar och antalet döda bakterier ökar. Orsaken till den negativa accelerationen är utarmningen av näringsmediet. Dess varaktighet är cirka 2 timmar.

Stationär maxfas

I den stationära fasen noteras lika många döda som nybildade individer. Dess varaktighet är cirka 2 timmar.

Accelererad dödsfas

I denna fas ökar antalet döda celler gradvis. Dess varaktighet är cirka 3 timmar.

Fas av logaritmisk död

I denna fas dör bakterieceller ut i konstant hastighet. Dess varaktighet är cirka 5 timmar.

Minskande fas

I denna fas går de kvarvarande levande bakteriecellerna in i ett vilande tillstånd.

Ris. 18. Figuren visar tillväxtkurvan för en bakteriepopulation.

Ris. 19. Bilden visar blågröna kolonier av Pseudomonas aeruginosa, gula kolonier av mikrokocker, blodröda kolonier av Bacterium prodigiosum och svarta kolonier av Bacteroides niger.

Ris. 20. Bilden visar en koloni av bakterier. Varje koloni är avkomma till en enda cell. I en koloni är antalet celler i miljoner. en koloni växer på 1-3 dagar.

Uppdelning av magnetiskt känsliga bakterier

På 1970-talet upptäcktes bakterier som levde i haven som hade en känsla av magnetism. Magnetism gör att dessa fantastiska varelser kan navigera längs linjerna av jordens magnetfält och hitta svavel, syre och andra ämnen som är så nödvändiga för det. Deras "kompass" representeras av magnetosomer, som består av en magnet. Vid delning delar magnetiskt känsliga bakterier sin kompass. I det här fallet blir förträngningen under delning klart otillräcklig, så bakteriecellen böjer sig och gör en skarp fraktur.

Ris. 21. Bilden visar delningsögonblicket av en magnetiskt känslig bakterie.

Bakterietillväxt

I början av bakteriell celldelning divergerar två DNA-molekyler till olika ändar av cellen. Därefter delas cellen i två lika delar, som separeras från varandra och ökar till den ursprungliga storleken. Delningshastigheten för många bakterier är i genomsnitt 20-30 minuter. På bara en dag bildar en cell 72 generationer avkommor.

Massan av celler i tillväxt- och utvecklingsprocessen absorberar snabbt näringsämnen från miljön. Detta underlättas av gynnsamma miljöfaktorer - temperatur, en tillräcklig mängd näringsämnen, det nödvändiga pH-värdet i miljön. Aeroba celler kräver syre. För anaerober är det farligt. Den obegränsade reproduktionen av bakterier i naturen förekommer dock inte. Solljus, torr luft, brist på mat, hög omgivningstemperatur och andra faktorer har en skadlig effekt på bakteriecellen.

Ris. 22. På bilden, ögonblicket för celldelning.

tillväxtfaktorer

Bakterietillväxt kräver vissa ämnen (tillväxtfaktorer), av vilka en del syntetiseras av cellen själv, och en del kommer från miljön. Alla bakterier har olika krav på tillväxtfaktorer.

Behovet av tillväxtfaktorer är ett konstant inslag, vilket gör det möjligt att använda det för identifiering av bakterier, beredning av näringsmedier och användning inom bioteknik.

Bakterietillväxtfaktorer (bakteriella vitaminer) är kemiska element, varav de flesta är vattenlösliga vitaminer B. Denna grupp inkluderar även hemin, kolin, purin och pyrimidinbaser och andra aminosyror. I frånvaro av tillväxtfaktorer uppstår bakteriostas.

Bakterier använder tillväxtfaktorer i minimala mängder och oförändrade. Ett antal kemikalier i denna grupp ingår i cellulära enzymer.

Ris. 23. På bilden, ögonblicket för delningen av en stavformad bakterie.

De viktigaste bakterietillväxtfaktorerna

• Vitamin B1 (tiamin). Tar del av kolhydratmetabolismen.
• Vitamin B2 (riboflavin). Deltar i redoxreaktioner.
• Pantotensyraär en integrerad del av koenzym A.
• Vitamin B6 (pyridoxin). Deltar i metabolismen av aminosyror.
• Vitaminer B12(kobalaminer är ämnen som innehåller kobolt). De tar en aktiv del i syntesen av nukleotider.
• Folsyra. Några av dess derivat är en del av enzymer som katalyserar syntesen av purin- och pyrimidinbaser, såväl som vissa aminosyror.
• Biotin. Deltar i kvävemetabolism och katalyserar även syntesen av omättade fettsyror.
• Vitamin PP(en nikotinsyra). Deltar i redoxreaktioner, bildning av enzymer och metabolism av lipider och kolhydrater.
• Vitamin H(paraaminobensoesyra). Det är en tillväxtfaktor för många bakterier, inklusive de som bor i den mänskliga tarmen. Folsyra syntetiseras från para-aminobensoesyra.
• Gemin. Det är en integrerad del av vissa enzymer som deltar i oxidationsreaktioner.
• Kolin. Deltar i reaktionerna av lipidsyntesen i cellväggen. Det är en leverantör av metylgruppen i syntesen av aminosyror.
• Purin- och pyrimidinbaser(adenin, guanin, xantin, hypoxantin, cytosin, tymin och uracil). Ämnen behövs främst som komponenter i nukleinsyror.
• Aminosyror. Dessa ämnen är beståndsdelar i cellproteiner.

Behov av tillväxtfaktorer hos vissa bakterier

Auxotrofer för att säkerställa liv behöver de tillförsel av kemikalier utifrån. Till exempel kan klostridier inte syntetisera lecitin och tyrosin. Stafylokocker behöver intag av lecitin och arginin. Streptokocker behöver intag av fettsyror - komponenter av fosfolipider. Corynebacteria och Shigella behöver nikotinsyraintag. Staphylococcus aureus, pneumococcus och brucella behöver vitamin B1 intag. Streptokocker och stelkrampsbaciller - i pantotensyra.

Prototrofer självständigt syntetisera de nödvändiga ämnena.

Ris. 24. Olika miljöförhållanden påverkar tillväxten av bakteriekolonier på olika sätt. Till vänster - stabil tillväxt i form av en långsamt expanderande cirkel. Till höger - snabb tillväxt i form av "skott".

Att studera bakteriers behov av tillväxtfaktorer gör det möjligt för forskare att få en stor mikrobiell massa, vilket är så nödvändigt vid tillverkning av antimikrobiella medel, sera och vacciner.

Läs mer om bakterier i artiklarna:

Reproduktion av bakterier är en mekanism för att öka antalet mikrobiella populationer. Bakteriedelning är huvudformen för reproduktion. Efter delning ska bakterierna nå storleken på vuxna. Bakterier växer genom att snabbt absorbera näringsämnen från sin miljö. Tillväxt kräver vissa ämnen (tillväxtfaktorer), av vilka en del syntetiseras av bakteriecellen själv, och en del kommer från miljön.

Genom att studera bakteriers tillväxt och reproduktion upptäcker forskare ständigt de fördelaktiga egenskaperna hos mikroorganismer, vars användning i vardagen och i produktionen endast begränsas av deras egenskaper.

Bakteriell aktivitet kännetecknas av tillväxt- bildandet av strukturella och funktionella komponenter i cellen och ökningen av själva bakteriecellen, såväl som reproduktion- självreproduktion, vilket leder till en ökning av antalet bakterieceller i befolkningen.

bakterier förökar sig genom binär fission på mitten, mindre ofta genom knoppning. Actinomycetes, liksom svampar, kan föröka sig med sporer. Aktinomyceter, som är förgrenade bakterier, förökar sig genom fragmentering av filamentösa celler. Gram-positiva bakterier delar sig genom inväxt av de syntetiserade delningspartitionerna i cellen, och gram-negativa bakterier delar sig genom förträngning, som ett resultat av bildandet av hantelformade figurer, från vilka två identiska celler bildas.

Celldelning föregick replikering av bakteriekromosomen enligt en semi-konservativ typ (den dubbelsträngade DNA-kedjan öppnas och varje sträng kompletteras med en komplementär sträng), vilket leder till en fördubbling av DNA-molekylerna i bakteriekärnan - nukleoiden.

DNA-replikation sker i tre steg: initiering, förlängning eller kedjetillväxt och avslutning.

Reproduktion av bakterier i ett flytande näringsmedium. Bakterier som sås i en viss, oföränderlig volym av näringsmediet, förökar sig, konsumerar näringsämnen, vilket sedan leder till utarmning av näringsmediet och upphörande av bakterietillväxt. Odlingen av bakterier i ett sådant system kallas periodisk odling, och odlingen kallas periodisk. Om odlingsförhållandena upprätthålls genom kontinuerlig tillförsel av färskt näringsmedium och utflöde av samma volym odlingsvätska, så kallas sådan odling kontinuerlig, och odlingen kallas kontinuerlig.

När bakterier odlas på ett flytande näringsmedium, nära botten, diffus eller ytlig (i form av en film) observeras odlingstillväxt. Tillväxten av en periodisk kultur av bakterier som odlas på ett flytande näringsmedium är uppdelad i flera faser, eller perioder:

1. fördröjningsfas;

2. fas av logaritmisk tillväxt;

3. stationär tillväxtfas, eller maximal koncentration

bakterie;

4. fas av bakteriedöd.

Dessa faser kan avbildas grafiskt som segment av den bakteriella reproduktionskurvan, vilket återspeglar beroendet av logaritmen för antalet levande celler på tidpunkten för deras odling.

Fördröjningsfas- perioden mellan sådd av bakterier och början av reproduktion. Varaktigheten av eftersläpningsfasen är i genomsnitt 4-5 h. Samtidigt ökar bakterier i storlek och förbereder sig för delning; mängden nukleinsyror, protein och andra komponenter ökar.

Logaritmisk (exponentiell) tillväxtfasär en period av intensiv delning av bakterier. Dess varaktighet är ca 5-6 h. Under optimala tillväxtförhållanden kan bakterier dela sig var 20-40:e minut. Under denna fas är bakterier de mest sårbara, vilket förklaras av den höga känsligheten hos de metaboliska komponenterna i en snabbt växande cell för hämmare av proteinsyntes, nukleinsyror, etc.

Sedan kommer den stationära tillväxtfasen., vid vilken antalet viabla celler förblir oförändrat, vilket utgör den maximala nivån (M-koncentration). Dess varaktighet uttrycks i timmar och varierar beroende på typen av bakterier, deras egenskaper och odling.

Dödsfasen fullbordar processen för bakterietillväxt, kännetecknad av bakteriers död under förhållanden med utarmning av näringsmediets källor och ackumulering av metaboliska produkter av bakterier i det. Dess varaktighet varierar från 10 timmar till flera veckor. Intensiteten av bakteriers tillväxt och reproduktion beror på många faktorer, inklusive den optimala sammansättningen av näringsmediet, redoxpotential, pH, temperatur, etc.

Reproduktion av bakterier på ett tätt näringsmedium. Bakterier som växer på täta näringsmedier bildar isolerade rundade kolonier med jämna eller ojämna kanter (S- och R-former), av olika konsistens och färg, beroende på bakteriepigmentet.

Vattenlösliga pigment diffunderar in i näringsmediet och färgar det. En annan grupp av pigment är olöslig i vatten men löslig i organiska lösningsmedel. Och slutligen finns det pigment som varken är olösliga i vatten eller i organiska föreningar.

De vanligaste pigmenten bland mikroorganismer är karotener, xantofyller och melaniner. Melaniner är olösliga svarta, bruna eller röda pigment som syntetiseras från fenoliska föreningar. Melaniner, tillsammans med katalas, superoxidcismutas och peroxidaser, skyddar mikroorganismer från effekterna av giftiga syreperoxidradikaler. Många pigment har antimikrobiella, antibiotikaliknande effekter.

Tillväxtkurvan kännetecknar tillväxt och reproduktion av bakterier under vissa miljöförhållanden. Tillväxtkurvan erhålls från en satsvis odlingsstudie.

periodisk kultur Detta är en population av mikroorganismer som utvecklas i en begränsad volym av miljön utan tillförsel av näringsämnen.

Fas 1 - initial - bakterier växer men förökar sig inte

Fas 2 - lg tillväxtfas - bakterier förökar sig intensivt

3 fas - stationär - reproduktion - lika med dödlighet

Fas 4 - död - metaboliska produkter ackumuleras, näringsmediet är utarmat, bakterier dör.

Externa faktorer kan ha

• Bakteriostatisk verkan- hämma reproduktion och tillväxt av bakterier
• Baktericid verkan- döda bakterier

bakteriella enzymer

- Enzymer- specifika proteiner som katalyserar kemiska reaktioner. Enzymer orsakar en omfördelning av elektrondensiteter och viss deformation av substratmolekylen. Detta leder till en försvagning av intramolekylära bindningar, aktiveringsenergin minskar och reaktionen accelererar.

Klassificering av enzymer -

1. Beroende på typen av katalyserad reaktion - oxidoreduktaser, lyaser, transferaser, hydrolaser, etc.
2. Genom lokalisering - endoenzymer - katalyserar reaktioner inuti cellen. Exoenzymer - utsöndras från bakteriecellen, katalyserar nedbrytningen
3. Genetisk kontroll av bildning - konstitutiv (under hela livscykeln påverkar inte närvaron av ett substrat), inducerbar - de bildas som svar på närvaron av ett substrat
4. Enligt substratet - proteolytisk - bryt ner proteiner, sackarolytisk - bryt ner kolhydrater, lipolytisk - bryt ner fetter.

Betydelsen av enzymer.

1. Syntesen av enzymer bestäms, därför tjänar bestämningen av enzymatiska egenskaper till att identifiera organismer

2. Enzymer av bakterier bestämmer deras patogenicitet

3. Enzymatiska egenskaper används inom den mikrobiologiska industrin

Bestämning av bakteriella enzymer

Proteaser bryter ner proteiner till aminosyror, urea, indol, vätesulfid, ammoniak. På media med protein detekteras proteaser genom att isolera dessa produkter. Använd gelatin, flytande av mediet. På curdled vassle enligt dess flytande och på mjölk enligt dess klarning. Kasein - kommer att bryta ner, proteinet koagulerar. Vid BCH för frisättning av indolgas och vätesulfid, som detekteras med hjälp av indikatorpapper

Bestämning av enzymer som bryter ner kolhydrater - sackarolytiskt. Dessa enzymer bryter ner kolhydrater till aldehyder, syror, koldioxid och H2. För att bestämma dem, använd MPB eller MPA, lägg till en indikator på syrabildning + kolhydrat + flottör för gasbildning. Enligt denna princip skapas miljöerna Gis och Pestrel. Om miljöns ljus förändras frigörs gas, då spjälkas kolhydrater. Monosackarider används. På denna princip skapas paneler, tabletter, pappersindikatorsystem, NIB - system av indikatorpapper, ett energirör och anordningar för att registrera enzymaktivitet.(Kolsyra bildas => indikatorer med Ph behövs)

Lipolytiska enzymer - lipaser - detekteras på JSA - äggula-saltagar, som innehåller äggula, i vilken det finns många lipider och förstörelsen av lipider åtföljs av upplysning av mediet

Odling av mikroorganismer.

Detta får ett stort antal bakterier på ett näringsmedium. Syften med odlingen. Odling utförs för

1. Studie av mikrobiologiska egenskaper

2. Att diagnostisera infektioner

3. För att erhålla en biologisk produkt - från bakterier eller erhållen med hjälp av bakterier.

Sådana läkemedel kan vara terapeutiska, diagnostiska, profylaktiska. Förutsättningar för att odla bakterier

1. Närvaron av ett komplett näringsmedium.
2. Optimal temperatur
3. Odlingsatmosfären är antingen syre eller dess frånvaro.
4. Odlingstid - synlig tillväxt efter 18-48 timmar, men en del - tuberkulos till exempel - 3-4 veckor
5. Ljus Vissa växer bara i närvaro av ljus.

Metoder för att odla aerober

1. Stationär - på ytan av agaren
2. Metod för djupodling med medelhög luftning. Luftning utförs för att lösa upp syre i miljön.
3. Kontinuerlig odling - använd flytande näringsmedia.

Mikroorganismers kulturella egenskaper. Dessa är egenskaper hos bakterietillväxt på näringsmedia.

På flytande näringsmedia orsakar bakterier grumlighet i mediet, kan bilda sediment - nära botten, parietal, och kan bilda en film på mediets yta. Kolonier bildas på täta näringsmedia.

Kolonin- en isolerad ansamling av mikroorganismer av samma art på ett tätt näringsmedium. Den har en viss storlek, yta, kant, form, konsistens, struktur, färg.

Kolonityper

S-slät - rund form, släta kanter, slät yta.

R-kolonier - grova, ojämna kanter, randig yta

Koloni SR 0 mellanliggande - något ojämna kanter och yta.

Funktioner för odling av anaerober. För odling av anaerober skapas syrefria förhållanden. Detta uppnås

1. Regenerering av näringsmediet - näringsmediet kokas och löst syre lämnar mediet.
2. användning av speciella enheter - anaerostater och exsickatorer. I dem absorberas syre antingen av kemiska absorbatorer eller pumpas ut ur enheten.
3. Lägga till reducerande ämnen till mediet - ämnen som lätt och snabbt oxideras - kolhydrater, cystein, bitar av parenkymala organ, askorbinsyra. På denna princip skapades en miljö för anaerober - Keith-Tarozzi - en miljö för anaerober. Den innehåller BCH, kolhydrater och leverbitar som innehåller cystein.
4. Särskilda såningsmetoder. Sådd under olja, sådd i Veyon-Venyan-röret, sådd enligt Fortner. Aerober och anaerober är befolkade på en kopp - Aerober absorberar syre och en anaerob miljö erhålls.

Isolering av rena kulturer.

ren kultur- en population av mikroorganismer av samma art, isolerade på ett flytande eller fast näringsmedium i stora mängder.

Urvalsmål.

1. Diagnos av infektioner. Isoleringen av rena kulturer är grunden för den bakteriologiska metoden. Baserat på isoleringen av renkultur och dess identifiering. Identifiering är definitionen av en art.
2. Skaffa biologiska produkter
3. Studiet av bakteriers biologiska egenskaper
4. Sanitär och hygienisk forskning

Stadier för att isolera en ren kultur av aerober.

1. Undersöka blandningen - smeta Gram-fläck.
2. Separering av blandningen och erhållande av kolonier. Dissociation utförs 1) Enligt Drygalsky - slag på ytan av agar. Slinga ta materialet och ympa på agar. Sådd spatel på flera koppar. 2) Seriell utspädningsmetod. 3) Koch - metod för serieutspädningar i smält agar.
3. Kolonifrekvenskontroll, utstryk, gramfläck
4. Subodling av material från kolonier på agar-lutning för att ackumulera en ren kultur. Den valda rena kulturen identifieras av egenskaper - morfologiska, tinktoriella, kulturella, enzymatiska och andra.

Isolering av ren kultur av anaerober

1. Ansamling av anaerober. Blandningen inokuleras på Kittarocy-mediet och upphettas vid en temperatur av 80 grader i 10 minuter. Anaerober som bildar sporer bevaras, medan andra - vegetativa former dör. Sedan odlas näringsmediet, sporerna gror och ackumuleras

2. Erhållande av kolonier enligt Zeisler, anaeroba kolonier erhålls på ytan av agar i Anaerostat, enligt Weinberg erhålls kolonier i Veyon-Vignal-rör.

3. Kontrollera frekvensen av kolonier - utstryk, Gramfärgning

4. Återsådd kolonier på Kittarocy-medium, ackumulering av anaerober, renodling.

5. Identifiering, bestämning av typen av anaerob.

Andra sätt att isolera rena kulturer.

1. Optimala temperaturer kan användas
2. Isolering av sporer när blandningen värms i 10 minuter vid 80 grader
3. Använder fenomenet svärmning - sprider sig utanför området för sådd.
4. Shukevich-metoden är isoleringen av en ren kultur av mikroorganismer med krypande tillväxt.
5. Filtrering av bakterier - förmågan att passera genom filter med en viss storlek av sporer. Behandling av blandningen med ultravioletta strålar, ultraljud, antisera, erhållande av en ren kultur av mikroorganismer som är resistenta mot dessa faktorer.
6. Genom elektrofores av blandningen. Organismer med en viss laddning kommer att ackumuleras vid anoden eller katoden.
7. Använd en mikromanipulator. Under ett mikroskop, ta en cell och få en ren kultur - en klon - avkomma till en mikrobiell cell. Användningen av valbara näringsmedia.
8. Galla, tiuritsalter, natriumklorid, antibiotika läggs till näringsmedia och en ren kultur av resistenta mikroorganismer isoleras.
9. Du kan använda differentialdiagnostikmiljöer.
10. Du kan använda den biologiska metoden. Vita möss infekteras intraperitonealt med en blandning av bakterier och på grund av tropism ackumuleras bakterierna i ett specifikt organ.

bakteriepigment.

Dessa är färgämnen som utsöndras av en bakteriecell, deras syntes är genetiskt bestämd. Enligt den kemiska strukturen kan pigment vara karotenoider - röd-gula, pyrroler - gröna, fenosinfärgämnen - blågröna och melanin - svarta enzymer.

Gul - gyllene stafylokocker, blågrön - Pseudomonas aeruginosa

Pigment är indelade i

1. Olösliga pigment - färgar bara kolonier
2. Lösliga pigment - kan vara lösliga i alkoholer, vatten

Pigment bildas, som regel, i bakterier som finns i luftens mikroflora, i antibiotikaresistenta mikroorganismer, eftersom. de är sekundära metaboliter och pigment bildas ofta i närvaro av ljus.

Pigmentens funktion

1. Pigment är involverade i ämnesomsättningen
2. Öka resistensen mot antibiotika
3. Ökar UV-beständigheten genom att skydda områden som är känsliga för fotooxidation

L-former av bakterier.

Öppnade 1935 Det är mikroorganismer som saknar cellvägg, men som behåller förmågan att växa och föröka sig. L-former bildas i de flesta heterotrofer och svampar. Faktorer som inducerar L-transformation -

1. Antibiotika

2. Aminosyror - glycin, metionin, leucin och några andra.

3. Enzymer - lysozym.

4. Faktorer av makroorganism - makrokroppar, komplimang

Dessa faktorer förstör antingen cellväggen eller verkar på cellgenomet och syntesen av cellväggskomponenter sker inte.

EgenskaperLformulär.

1. L-former säkerställer bakteriers överlevnad under föränderliga miljöförhållanden.
2. Morfologiskt lika i vissa typer av bakterier. De är polymorfa - sfäriska, gramnegativa. De bildar typ A-kolonier - små kolonier på ytan av medium- och typ B-kolonierna - ett mörkt centrum och upphöjda kanter, kolonierna växer in i näringsmediet.
3. Anaerober eller mikroaerofiler
4. L-former har många sätt för reproduktion - binär fission, knoppning, fragmentering, kombinerat.
5. De har minskad virulens, de saknar vidhäftning och de har förändrade antigena egenskaper.
6. De kan vända - återgå till sin ursprungliga bakteriella form

Och orsaka svårbehandlade infektioner.

Detta beror på det faktum att L - former är resistenta mot antibiotika och de är resistenta mot makroorganismens skyddande faktorer, mot antikroppar, fagocytos, kompliment.

Oodlade former av NFB-bakterier

Dessa är bakterier som har metabol aktivitet, men som inte växer på näringsmedia, övergången till en oodlingsbar form kan observeras hos många mikroorganismer när de utsätts för ogynnsamma förhållanden. Denna övergång är genetiskt kontrollerad. Övergången genomförs under påverkan av faktorer

1. Temperatur, särskilt låg
2. Saltkoncentration
3. Luftning av miljön
4. Mängd näringsämnen

Värdet av oodlade former. I denna form lagras de i den yttre miljön mellan epidemier och om de kommer in i makroorganismen kan de återuppodlas - återupplivas - detta förklarar förekomsten av naturligt fokala sjukdomar.

Identifiering -

1. Direkt cellantal

2. Detektion av DNA-aktivitet

3. Genetiska forskningsmetoder.

Begrepp om tillväxt och reproduktion av bakterier

För mikrobiologisk diagnostik, studiet av mikroorganismer och för biotekniska ändamål odlas mikroorganismer på konstgjorda näringsmedier.

Under bakterietillväxt förstå ökningen av cellmassan utan att ändra deras antal i populationen som ett resultat av den samordnade reproduktionen av alla cellulära komponenter och strukturer. En ökning av antalet celler i en population av mikroorganismer betecknas med termen "fortplantning". Det kännetecknas av generationstiden (tidsintervallet under vilket antalet celler fördubblas) och ett sådant koncept som koncentrationen av bakterier (antal celler i 1 ml).

I motsats till den mitotiska delningscykeln i eukaryoter, fortskrider reproduktionen av de flesta prokaryoter (bakterier) genom binär fission och aktinomyceter genom knoppning. Dessutom existerar alla prokaryoter i haploid tillstånd, eftersom DNA-molekylen är representerad i cellen i singularis.

Bakteriepopulation

När man studerar processen för bakteriell reproduktion måste man ta hänsyn till att bakterier alltid finns i form av mer eller mindre många populationer, och utvecklingen bakteriepopulationen i ett flytande näringsmedium i batchkultur kan betraktas som ett slutet system. Det finns 4 faser i denna process:

• 1:a - första, eller fördröjningsfas, eller retardationsfas,- kännetecknas av början av intensiv celltillväxt, men hastigheten för deras delning förblir låg;
• 2:a - logaritmisk, eller logfas, eller exponentiell fas,- kännetecknas av en konstant maximal celldelningshastighet och en betydande ökning av antalet celler i populationen;
• 3:e - stationär fas- uppstår när antalet celler i populationen upphör att öka. Detta beror på att det finns en balans mellan antalet nybildade och döende celler. Antalet levande bakterieceller i populationen per volymenhet av näringsmediet i den stationära fasen kallas M-koncentrationen. Denna indikator är en karakteristisk egenskap för varje typ av bakterier;
• 4:a - döende fas (logaritmisk död)- kännetecknas av en dominans av antalet döda celler i befolkningen och en progressiv minskning av antalet livsdugliga celler i befolkningen. Upphörandet av tillväxten i antalet (reproduktion) av populationen av mikroorganismer sker på grund av utarmningen av näringsmediet och / eller ackumuleringen av metaboliska produkter från mikrobiella celler i det. Därför, genom att ta bort metaboliska produkter och/eller ersätta näringsmediet, reglera övergången av den mikrobiella populationen från den stationära fasen till den döende fasen, är det möjligt att skapa ett öppet biologiskt system som försöker eliminera den dynamiska balansen på en viss nivå av befolkningsutvecklingen.

Denna process för att växa mikroorganismer kallas flödeskultur (kontinuerlig kultur). Tillväxt i kontinuerlig odling gör det möjligt att erhålla stora massor av bakterier vid flödesodling i speciella anordningar (kemostater och turbidistater) och används vid framställning av vacciner, samt inom bioteknik för att få fram olika biologiskt aktiva ämnen som produceras av mikroorganismer.

För att studera metaboliska processer genom hela celldelningscykeln går det även att använda synkrona grödor- sådana bakteriekulturer, vars alla medlemmar av befolkningen befinner sig i samma fas av cykeln. Detta uppnås genom speciella odlingstekniker.

Efter flera samtidiga delningar växlar dock den synkroniserade cellsuspensionen gradvis tillbaka till asynkron delning, så att antalet celler ökar ytterligare, inte längre stegvis utan kontinuerligt.

Kolonier

När de odlas på täta näringsmedier bildas bakterier kolonier- synlig för blotta ögat, ansamling av bakterier av samma art, som oftast är avkomma till en cell.

Kolonier av bakterier av olika arter är olika:

• form;
• storlek;
• genomskinlighet;
• Färg;
• höjd;
• ytans och kanternas beskaffenhet;
• konsistens.

Koloniernas natur är en av de taxonomiska egenskaperna hos bakterier.