Cresterea bacteriilor este rezultatul unei multitudini de reacții biochimice interdependente, sinteza materialului celular. Bacteriile distinge cresterea individuala a celulelor bacteriene și creșterea bacteriilor din populație.
Pe creșterea individuală este considerată a mări dimensiunea indivizilor. Rata de creștere depinde de mediul extern și starea fiziologică a celulei. În condiții constante, creșterea se realizează la o viteză constantă. bacterii în formă de tijă cresc în mod preferențial în direcția axei lungi coci cresc în mod uniform în toate direcțiile. Între diviziunile celulare de bacterii sunt mai mari decât după împărțirea.
Reproducerea bacteriilor. Cel mai adesea bacterii se reproduc prin fisiune binară, atunci când se formează unul din cele două celule, fiecare dintre acestea fiind din nou divizată. proces despartitor întotdeauna precede replicarea ADN (dublare). Există două tipuri de divizare - constricție divizare (constricție) și printr-un perete despărțitor transversal (Figura A.7).
Despartitor gâtuire (constricție) este însoțită de o îngustare a celulelor la punctul de diviziune, iar în acest proces implică toate straturile membranelor celulare. Proeminență membranelor din interiorul celulei mai îngustează, și în final se împarte în două. Este inerent în diviziunea bacteriilor gram-negative. Divizarea pentru a forma caracteristica de partiție transversală a bacteriilor Gram-pozitive. Cu toate acestea, unele grupuri de bacterii marcate prin schimbarea moduri de divizare (thiobacteria, micobacterii). In bacteriile globuloase pot forma o multitudine de deflectoare transversale (tetrakokki, sartsiny). Înmugurire ubaktery este un fel de fisiune binar. Această metodă de bacterii inerente de propagare au cicluri de celule polimorfe sau dimorfici. Înmugurire bacteriile inerente in polaritate celula. Unele bacterii multiplica folosind exospores, unele (dar nu endosporilor!) - fragmente de hife (actinomicete). Unele bacterii au vilozități sex, sau F-potabila.
Perioada de divizia pentru divizarea ciclului celular este numit. Există mai multe tipuri de ciclu celular vegetativ: monomorfică - forme morfologice doar un singur tip de celule (de exemplu, Bacillus), dimorfici - două tipuri morfologice ale celulelor, polimorfi - mai multe (actinomicete). Atunci când ciclurile dimorfici și polimorfe distinge celulele materne și a copilului.
Bacteriile au o rată ridicată de reproducere. De exemplu, în condiții favorabile, E. coli este împărțit la fiecare 20-30 minute, timp de 2 ore dă 72. adică 72 generație. Condițiile cu excepția deceselor, această biomasă va fi 4720 m. Viteza de propagare depinde de factorii înconjurători (temperatură, stare alimentară, umiditate, un mediu de reacție și colab.) Și cu privire la caracteristicile specifice ale bacteriilor. Rata ridicată a creșterii bacteriilor promovează conservarea pe sol, chiar în fața distrugerii în masă. Supravietuitor celule individuale se multiplica si produce o nouă generație.
Creșterea bacteriilor din populație. Populația (născută populație -. Populația) - o colecție de un singur tip de bacterie (culturi pure) sau specii diferite (asociație mixtă), dezvoltarea într-un spațiu închis (de exemplu, într-un mediu de cultură). Populația bacteriană este în mod constant există o creștere, reproducere, și moartea celulelor. Cultivarea microorganismelor in vitro este periodic, continuu și sincron.
Periodic (staționare) cultivarea are loc fără aflux mediu nutritiv și ieșiri. Acesta este caracterizat prin curba clasică de creștere microbiologică, în care faza separată este izolată de creștere a populației de bacterii care reflectă modelul general al creșterii celulare și reproducerii.
faza sedimentară (Engl lag -. Delay) începe cu inocularea bacteriilor din mediul nutritiv proaspăt. Celulele au fost adaptate la condițiile de cultură în funcție să crească, dar nu se multiplică, ele ajung la rata maximă de creștere. crește rata de creștere absolută și specifice de la zero la valorile maxime posibile. Rata de creștere specifică determinată de relația:
unde V - creștere a biomasei sau a numărului de celule, este exprimată în unități de masă, numărul de celule sau în unități pe unitatea de timp.
x - biomasă sau numărul de celule;
Rata specifică de creștere este determinată prin formula:
unde μ - o creștere a biomasei este, o unitate de timp pe unitatea de biomasă,
Durata fazei de latență este dependentă de caracteristicile biologice ale bacteriilor, vârstă cultura, cantitatea de semințe, compoziția de substanțe nutritive medii, temperatura, aerare, pH și altele. Unele bacterii au o scurtă perioadă de întârziere a creșterii, altele lungi. Cele mai tinere cultura, perioada este mai scurtă. Compozitia mediului nutritiv este mai aproape de cea în care au fost crescute microorganismele, faza lag mai scurt. Modificări în mediu conduce la o schimbare în faza de lag, deoarece timpul necesar pentru sinteza enzimelor sau intensifica activitatea acestora. Astfel, factorii de inhibare a creșterii poate fi divizată în (compoziție medie, pH, temperatură, etc.) externe și (cultură vârstă) intern. Durata fazei de spălare să fie de la câteva minute până la câteva ore sau chiar zile. În această fază, # 956; = 0.
Log faze (logaritmică. Sau exponențială) caracterizată prin împărțirea ratei maxime a bacteriilor. Numărul total de bacterii se determină prin formula:
unde N și N0 - numărul total de celule în faza târzie și în faza timpurie, respectiv;
n - numărul de generații și generații.
Practica microbiologică a-și exprima numărul total de celule microbiene, de obicei, nu sunt numere absolute (deoarece acestea sunt cantități uriașe), și logaritmului lor. logaritm Prsle ecuației (1.3): lg N = N0 lg + n # 8729; lg2, n # 8729; lg2 = lg N - lg N0. prin urmare, numărul de generații este egal cu: n = (lg N - lg N0) / lg2
Rata de reproducere a unei celule sau a perioadei de generare:
g - perioada de generare.
Aceste ecuații se bazează pe presupunerea că o fază log 100% de celule viabile. Cu toate acestea, determinat experimental că aproximativ 20% din celule, chiar și în această fază de matrițe, astfel încât formulele de mai sus, se modifică - 2 este luată în loc de 1,6.
Creșterea exponențială a populației descrisă de ecuația:
în care X și X0 - numărul de celule (sau biomasă) la sfârșitul și începutul experimentului respectiv;
e - baza logaritmului natural;
# 956; max - rata specifică de creștere maximă.
In timpul fazei logaritmice a majorității celulelor este fiziologic tineri, biochimică activi, dar, de asemenea, cele mai sensibile la factorii de mediu nefavorabile. În această fază, # 956; = Max.
Faza de creștere mai lentă. Acesta combină două faze - o fază de creștere liniară (# 956; = const) și o fază de accelerare negativă. Faza este caracterizată în timpul ritmului de creștere liniară a unei creșteri a biomasei constantă (număr de celule). Apoi, la trecerea la o fază de accelerare negativă scade numărul de diviziune a celulelor. Debutul schimbării fazei este explicată prin compoziția cantitativă a mediului nutritiv (absorbția nutrienților, acumularea de produse metabolice).
Faza staționară se caracterizează printr-un echilibru între celulele muribunde și nou formate. Factorii care limitează creșterea bacteriană în faza precedentă, sunt cauza fazei staționare. Creșterea biomasei nu este (# 956 = 0). In aceasta faza este cantitatea maximă de biomasă și numărul maxim total de celule. Aceste valori maxime se numesc recoltare. sau randament.
Faza moarte (moarte celulară exponențială) se caracterizează printr-o scădere a numărului de celule vii, creșterea populației de eterogenitate (celule care apar fără senzor de colorant, cu strat de dezvoltare slabă mureinovogo și colab.). proces moarte prevalează asupra diviziunii (# 956; <0).
Faza de supraviețuire se caracterizează prin prezența unor celule individuale, care au păstrat pentru o lungă perioadă de timp, în condițiile de deces viabilitate a majorității populației de celule. Celulele supraviețuitoare sunt caracterizate prin activitate scăzută a metabolismului, alterarea celulelor ultrastructura (citoplasmă granulară, lipsa poliribozomilor și colab.). Celulele au fost mai rezistente la condițiile de mediu nefavorabile.
Astfel, în timpul cultivării staționare, celulele microbiene sunt tot timpul în diferite condiții: în primul rând, există în plus față de toate substanțele nutritive, ele apoi vine treptat dezavantaj atunci otrăvire celule produse metabolice.
Efectul factorilor de limitare asupra ratei de creștere. Pentru creșterea și dezvoltarea microorganismelor medii normale trebuie să conțină bateriile necesare au corespunzătoare pH, temperatură, etc. Factorii care constrâng creșterea culturii, numită limitare. O trăsătură caracteristică a creșterii populației de microorganisme - dependență de rata specifică de creștere pe concentrația substratului. Această dependență este exprimată prin ecuația Monod. reprezentând o funcție hiperbolică:
# 956; max - rata specifică de creștere maximă;
S - concentrația substratului;
KS - konstantanasyscheniya numeric egală cu o concentrație a substratului, care asigură o rată de creștere corespunzătoare jumătate din valoarea de # 956; max.
Deoarece consumul de nutrienți printre produsele îmbogățite de metabolism, care limitează, de asemenea, creșterea culturii. Cazul cel mai general al efectului concentrației substratului și a metaboliților asupra ratei de creștere a populației de microorganisme se reflectă în modelul ND Ierusalim:
unde F - produse de concentrare metabolice;
KR - constantă este numeric egală cu o concentrație de produse metabolice, în care rata de creștere încetinește de două ori.
Analiza acestei ecuații arată că, KR furnizat >> P atunci când valoarea P poate fi neglijată. rata de creștere este limitată doar de concentrația substratului. Dacă S >> KS, rata de creștere este limitată de acumularea de produse metabolice.
Cultivarea continuă. În cazul în care nava în care populația bacteriană este alimentat continuu mediu nutritiv proaspăt, și în același timp cu aceeași bulionul de cultură de ieșire viteză care conține celule bacteriene și produse metabolice, obținute prin cultivarea continuă. Prin reglarea debitului de mediu poate controla creșterea populației bacteriene, de exemplu, lungesc faza logaritmică sau staționară, în orice moment dorit. Cultivarea continuă se realizează în dispozitive speciale - chemostat și turbidostatah. Cultivarea continuă a microorganismelor utilizate pentru a studia fiziologie lor, biochimie, genetica, etc., Precum utilizate pe scară largă în industria microbiologică.
Cultura Sincron - o cultură în timp ce toate celulele se divid în același timp (sincronă) datorită aceleiași dorința de a împărți tuturor indivizilor. Sincronizarea se realizează prin metode biologice fizice, chimice și. Metodele fizice includ efecte termice, diferentiale centrifugare, filtrare sau diferentiale, chimice si biologice - înfometare induse de bacterii, bacteriile care cresc pe suportul defecte, urmat de transferarea lor într-un mediu complet. Culturile sincronă sunt utilizate pentru studii genetice si citologice pentru a studia sinteza anumitor componente celulare în procesul de divizare bacterii.