Рост и размножение бактерий. Факторы влияющие на рост бактерий

Рост и размножение бактерий

• В отличие от многоклеточных организмов, у одноклеточных организмах рост и размножения тесно связаны.
• Под ростом бактерий понимают увеличение массы клеток без изменения их числа в популяции как результат скоординированного воспроизведения всех клеточных компонентов и структур.
• Увеличение числа клеток в популяции микроорганизмов обозначают термином «размножение».
• Если у многоклеточных организмов при росте обычно наблюдают увеличение размеров тела, то у одноклеточных- как увеличение клеточной массы,так и увеличение количества клеток в результате деления.

Рост бактерий в периодической культуре

• Рост-это координированная репликация всех компонентов бактерий.
• Регуляторное действие на рост бактерий оказывают качество питательной среды и условия выращивания.
• Кривая, описывающая зависимость логарифма числа живых клеток от времени, называется кривой роста.
• Типичная кривая роста имеет S-образную форму и позволяет различить несколько фаз роста в жидкой ограниченной питательной среде:

• 1-я — начальная или лаг-фаза; • 2-я —лог-фаза или экспоненциальная фаза, • 3-я — стационарная фаза • 4-я — фаза отмирания (логарифмической гибели)

Лаг-фаза

• После внесения в среду бактерии адаптируются к её условиям и размножаются сравнительно медленно.
• Эта фаза охватывает промежуток времени между инокуляцией и достижением максимальной скорости деления.
• Продолжительность этой фазы зависит главным образом от предшествовавших условий культивирования и возраста инокулята(посевного материала), а также от того, насколько пригодна для роста данная среда.
• Если инокулят взят из старой культуры , то клеткам приходится сначала адаптироваться к новым условиям путем синтеза РНК, образования рибосом и синтеза ферментов.

Экспоненциальная фаза

• характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток.
• Эта скорость во время экспоненциальной фазы зависит от вида бактерий, а также от среды.
• В этой фазе в среде происходит максимальное накопление метаболитов бактерий (токсинов, бактериоцмнов).

Энтеробактерии делятся через каждые 15-30 мин

Escherichia coli при 37°С-примерно каждые 18-20 мин.

Mycobacterium tuberculosis 6-18 ч.

Стационарная фаза

• Наступает, когда число клеток перестает увеличиваться
• Скорость роста может снижаться из-за нехватки субстрата, из-за большой плотности бактериальной популяции, из-за низкого парциального давления 02 или накопления токсичных продуктов обмена; все эти факторы вызывают переход к стационарной фазе.
• В стационарной фазе могут еще происходить такие процессы, как использование запасных веществ, распад части рибосом и синтез ферментов.
• В момент когда соотношение отмирающих, вновь образующихся и покоящихся клеток становится стабильным- это максимальная стационарная фаза.
• Количество биомассы, достигнутое в стационарной фазе, называют выходом или урожаем. Урожай зависит от природы и количества используемых питательных веществ, а также от условий культивирования.

Фаза отмирания

• Фаза отмирания и причины гибели бактериальных клеток в нормальных питательных средах изучены недостаточно.
• Понятны случаи, когда в среде накапливаются кислоты (при росте Escherichia, Lactobacillus).
• Иногда клетки лизируются под действием собственных ферментов (аутолиз).
• Скорость отмирания широко варьирует в зависимости от условий обитания и особенностей бактерий ( энтеробактерии отмирают медленно, а бациллы –быстро).

Двухфазный рост

• Диауксия наблюдается на средах, содержащих смесь питательных веществ.
• Происходит у бактерий ,способных использовать 2 различных источника углерода
• Например, рост  Escherichia coli, на среде с глюкозой и сорбитолом:

1. Начальный пик роста- утилизирует только один углерод
2. После исчерпания его запасов наступает стационарная фаза,в течение которой в культуре инициируются синтез ферментов и механизма транспорта для утилизации второго углевода
3. Если физиологические условия удовлетворительны, а в бактериальной