نمو وتكاثر البكتيريا. مراحل التكاثر

ينبغي فهم نمو الخلية البكتيرية على أنه زيادة في كتلة السيتوبلازم، والتي تحدث نتيجة لتخليق المواد الخلوية أثناء التغذية. يمر نمو التجمع البكتيري بأربع مراحل: 1) مرحلة التأخر، 2) المرحلة الأسية أو اللوغاريتمية، 3) المرحلة الثابتة، 4) مرحلة الموت.

مرحلة التأخر (4-5 ساعات) تحدث بعد إدخال البذور في الوسط. هذه هي فترة تكيف البكتيريا مع الوسط المغذي، عندما يحدث التنشيط التفاضلي للإنزيمات الخارجية والإنزيمية للتنفيذ اللاحق لتفاعل الإنزيم مع الركيزة. مع محتوى الحمض النووي المستقر، هناك زيادة حادة في البروتين البكتيري والحمض النووي الريبي (RNA).

مرحلة التأخر (4-5 ساعات) عادة ما تكون مدة مرحلة التأخر قصيرة، وتقاس بالساعات وتعتمد على نوع البكتيريا، وتعدد التلقيح على وسط معين، وحالة المزرعة، ودرجة الحرارة المستخدمة للزراعة، وتكوين الوسط الغذائي. في حالة عدم وجود علامات واضحة للنمو في مرحلة التأخر، تحدث زيادة في الكتلة الحيوية، ونتيجة لذلك يزيد حجم الخلية البكتيرية عدة مرات.

مرحلة التأخر (4 -5 ساعات) بعد أن وصلت إلى حجم معين، بعد أن "تراكمت" الكمية المطلوبة من البروتين والحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA)، وتنشيط الإنزيمات الخارجية والإنزيمات الداخلية، تبدأ الخلية البكتيرية في الانقسام بنشاط. تتكاثر البكتيريا عن طريق الانقسام العرضي للخلايا.

مرحلة النمو اللوغاريتمي (5 - 6 ساعات) هذه هي مرحلة التكاثر، والتي تتم من خلال الانقسام الثنائي للخلية الأم إلى خليتين ابنتين. "إن التفاعل المتسلسل للانشطار الثنائي المتسارع تدريجيًا للخلايا البكتيرية يؤدي إلى زيادة سريعة في الكتلة البكتيرية في الوسط المغذي، والاستهلاك المكثف لركيزة الطاقة وتراكم المنتجات الأيضية البكتيرية.

مرحلة النمو الثابت ونتيجة لذلك، تصبح البيئة غير مواتية بشكل متزايد لمزيد من نمو وتكاثر البكتيريا. خلال المرحلة الثابتة، يبقى معدل التكاثر ثابتا. اعتمادًا على نوع البكتيريا التي يتم زراعتها، يمكن أن تستمر لفترة طويلة، وبعد ذلك تأتي المرحلة الرابعة -

مرحلة الموت تتميز مرحلة الموت بالموت التدريجي للخلايا البكتيرية بطريقة لوغاريتمية. وتتراوح مدة هذه المرحلة من 48 ساعة إلى عدة أسابيع.

تختلف طبيعة النمو البكتيري على الوسائط المغذية السائلة - التعكر المنتشر للوسط المغذي - تكوين فيلم أو رواسب (نمو القاع) - النمو على شكل "كرة من الصوف القطني". يتم استخدام نمط النمو على وسط المغذيات السائلة للتمييز بين البكتيريا.

الوسائط المغذية لزراعة البكتيريا في ظروف المختبر، يتم استخدام الوسائط المغذية الاصطناعية ذات التركيبات المختلفة. تستخدم الوسائط المغذية التقليدية أو البسيطة (أجار ببتون اللحم، مرق ببتون اللحم) في المحاصيل الأولية (الأولية). تشمل الوسائط المعقدة الوسائط المغذية التشخيصية الانتقائية والتفاضلية.

الوسائط المغذية تضمن الوسائط الاختيارية نمو نوع معين فقط من الكائنات الحية الدقيقة، في حين يتم قمع البكتيريا المصاحبة بواسطة إضافات خاصة. تُستخدم الوسائط المغذية التشخيصية التفاضلية لدراسة الخواص الكيميائية الحيوية للكائنات الحية الدقيقة وإتاحة إمكانية التمييز بين البكتيريا عن طريق النشاط الأنزيمي.

تصنيف الكائنات الحية الدقيقة: مع دراسة وتحديد أنواع جديدة من البكتيريا، عكس كل تصنيف تم إنشاؤه حديثًا مستوى التطور العلمي. يعتمد تصنيف الكائنات الحية الدقيقة، أي تنظيم جميع الأنواع المعروفة، على عدد من الخصائص:

تسلسل تحديد الكائنات الحية الدقيقة I. إلى أي مملكة تنتمي - بدائيات النوى أم حقيقيات النوى II. إلى أي الفئات الرئيسية تنتمي: 1. البكتيريا الحقيقية سالبة الجرام والتي لها جدران خلوية. 2. البكتيريا الحقيقية إيجابية الجرام ذات جدران الخلايا. 3. البكتيريا الحقيقية التي تفتقر إلى جدران الخلايا. 4. البكتيريا الأثرية.

هناك ما مجموعه 35 مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة المعروفة III. إلى أي مجموعة ضمن 4 فئات تنتمي الكائنات الحية الدقيقة: 1. اللولبيات 2. البكتيريا الهوائية / المحبة للميكروبات، المتحركة، الحلزونية الشكل /، والورمية، وسالبة الجرام. 3. البكتيريا المنحنية غير متحركة سالبة الجرام. 4. العصيات والمكورات سالبة الجرام واللاهوائية والميكروبية.

1. بكتيريا حقيقية سالبة الجرام ذات جدار خلوي 5. عصيات لاهوائية اختيارية سالبة الجرام. 6. العصيات سالبة الجرام، واللاهوائية، والمستقيمة، والمنحنية، والحلزونية. 7. البكتيريا التي تقوم بالاختزال المتباين للكبريتات أو الكبريت. 8. المكورات اللاهوائية سلبية الجرام. 9. الريكتسيا والكلاميديا.

I. البكتيريا سالبة الجرام مع جدار الخلية 10. البكتيريا الضوئية غير المؤكسجة. 11. البكتيريا الضوئية الأكسجينية. 12. البكتيريا الهوائية ذات التغذية الكيميائية. 13. البكتيريا المتبرعمة و/أو المنتجة للنمو. 14. البكتيريا ذات الأغطية. 15. البكتيريا المنزلقة غير الضوئية والتي لا تشكل أجساما ثمرية. 16.انزلاق البكتيريا التي تشكل الأجسام الثمرية.

ثانيا. eubacteria إيجابية الجرام مع جدران الخلايا. 1. المكورات إيجابية الجرام. 2. العصيات والمكورات موجبة الجرام التي تشكل الأبواغ الداخلية. 3. عصيات موجبة الجرام ولا تشكل جراثيم وتكون منتظمة الشكل. 4. عصيات موجبة الجرام ذات شكل غير منتظم ولا تشكل جراثيم. 5. المتفطرات. 6. الشعيات.

رابعا. العتائق. 1. الميثانوجينات. 2. العتائق التي تقلل الكبريتات. 3. البكتيريا الأثرية المحبة للملح للغاية. 4. البكتيريا العتيقة التي تفتقر إلى جدار الخلية. 5. محبو الحرارة الشديدة ومحبو الحرارة المفرطة في استقلاب S

تسلسل لتحديد الكائنات الحية الدقيقة IV. إلى أي جنس تنتمي الكائنات الحية الدقيقة؟ V. ما هي العائلة التي تنتمي إليها الكائنات الحية الدقيقة؟ السادس. ما هو نوع من الكائنات الحية الدقيقة هو؟

بناء الاسم التصنيفي للكائنات الحية الدقيقة. 1. المملكة 2. الفئة. 3. المجموعة. 4. رود. 5. العائلة. 6. عرض

مزايا التصنيف الحديث للكائنات الحية الدقيقة إن تنظيم النشوء والتطور الذي تم إنشاؤه حتى الآن له جميع مزايا وعيوب التصنيف القائم على خاصية واحدة. وتشمل المزايا الهوية الكاملة تقريبًا للنتائج التي تم الحصول عليها في مختلف المختبرات حول العالم. لتحديد هوية الأنواع، بدأوا أيضًا في تقييم درجة تماثل الحمض النووي DNA باستخدام سلالات النوع.

مساوئ التصنيف الحالي للكائنات الحية الدقيقة. وعيب التصنيف الحالي هو أنه لا يقدم فكرة عن وظائف البكتيريا. ولذلك، فإن إنشاء تصنيف ظاهري أو وظيفي أصبح الآن ذا أهمية كبيرة لعلماء الأحياء المجهرية العمليين. لتحديد الوضع التصنيفي للكائنات الحية الدقيقة بسرعة، استخدم محدد بيرجي. يتم تحديث هذا المنشور المرجعي باستمرار بمجموعات جديدة من المعزولات ويتم إعادة طباعته بشكل دوري. الآن الإصدار الحادي عشر هو الحالي.

تشكيل تصنيف حديث للكائنات الحية الدقيقة. في المرحلة الحالية، يتم تطوير تحديد الموقع التطوري لبدائيات النوى، بما في ذلك تلك غير المزروعة، على أساس تسلسل النيوكليوتيدات من 16 S r RNA. لقد جعلت تقنيات التسلسل ومعالجة البيانات المحسنة هذا النهج عمليا ليس بديلا لتحديد جنس الكائنات الحية الجديدة. لقد حدث وصف الأصناف البكتيرية الجديدة بوتيرة سريعة جدًا في الخمسين عامًا الماضية، وذلك بفضل التقدم في دراسة اللاهوائيات.

الفرق بين التصنيف والتعريف بالإضافة إلى التصنيفات، يوجد في علم الأحياء الدقيقة مخططات لتحديد الثقافات البكتيرية المعزولة. لبناء نظام تحديد الهوية، يتم اختيار خصائص الكائنات الحية الدقيقة التي يسهل تحديدها، وتصنيفها، وغالبًا ما يتطلب ذلك استخدام طرق معقدة. في هذه الحالة، يجب أن يتضمن مخطط التعريف عددًا صغيرًا من الخصائص، ولتحديد التصنيف، يستخدم التصنيف أكبر عدد ممكن من الخصائص.

شكرًا لكم على اهتمامكم. لقد استمعت إلى المحاضرة رقم 3 حول علم الأحياء الدقيقة حول موضوع: "نمو وتكاثر الكائنات الحية الدقيقة. تطور وتصنيف الكائنات الحية الدقيقة “.

نمو وتكاثر البكتيريا. آلية وسرعة التكاثر. مراحل التكاثر الميكروبي.

اسم المعلمة	معنى
موضوع المقال:	نمو وتكاثر البكتيريا. آلية وسرعة التكاثر. مراحل التكاثر الميكروبي.
الموضوع (الفئة الموضوعية)	ثقافة

1. مفاهيم النمو والتكاثر البكتيري

2. السكان البكتيرية

3.المستعمرات

1 . للتشخيص الميكروبيولوجي، دراسة الكائنات الحية الدقيقة ولأغراض التكنولوجيا الحيويةتتم زراعة الكائنات الحية الدقيقة على الوسائط المغذية الاصطناعية.

تحت نمو البكتيريا يفهم زيادة في كتلة الخلايا دون تغيير عددها في السكاننتيجة التكاثر المنسق لجميع المكونات والهياكل الخلوية.
نشر على المرجع.rf
زيادة عدد الخلايا في مجتمع الكائنات الحية الدقيقةالمشار إليه بالمصطلح "الاستنساخ". ويتميز وقت الجيل(الفاصل الزمني الذي يتضاعف خلاله عدد الخلايا) ومفهوم مثل تركيز البكتيريا(عدد الخلايا في 1 مل).

على عكس دورة الانقسام الفتيلي في حقيقيات النوى، يحدث تكاثر معظم بدائيات النوى (البكتيريا) عن طريق الانشطار الثنائي،والفطريات الشعاعية - في مهدها.ومع ذلك، جميع بدائيات النوى موجودة في حالة أحادية الصيغة الصبغية،حيث أن جزيء DNA يتم تمثيله في الخلية بصيغة المفرد.

2. عند دراسة عملية التكاثر البكتيري، من المهم للغاية أخذ ذلك في الاعتبار توجد البكتيريا دائمًا على شكل مجموعات سكانية أكثر أو أقل،و تطور السكان البكتيرية في وسط المغذيات السائلة في الثقافة الدفعية يمكن اعتبارها نظام مغلق.

هناك 4 مراحل في هذه العملية:

‣‣‣ الأول - أولي، أو مرحلة التأخر أو مرحلة تأخر الإنجاب - تتميز بداية نمو الخلايا المكثف ،لكن ولا يزال معدل تقسيمهم منخفضا؛

‣‣‣ الثاني - لوغاريتمي أو تسجيل المرحلة، أو المرحلة الأسية, - تتميز معدل أقصى ثابت لانقسام الخلايا وزيادة كبيرة في عدد الخلايا في السكان؛

‣‣‣ الثالث - مرحلة ثابتة - يأتي عندما توقف عدد الخلايا في السكان عن الزيادة.ويرجع ذلك إلى حقيقة حدوث توازن بين عدد الخلايا المتكونة حديثًا والمحتضرة. يُشار إلى عدد الخلايا البكتيرية الحية في مجتمع ما لكل وحدة حجم من الوسط الغذائي في الطور الثابت على أنه تركيز M.ويعتبر هذا المؤشر سمة مميزة لكل نوع من أنواع البكتيريا؛

‣‣‣ الرابع - مرحلة الموت (الموت اللوغاريتمي) - تتميز غلبة عدد الخلايا الميتة في السكان وانخفاض تدريجي في عدد الخلايا القابلة للحياة في السكان.يحدث توقف النمو في عدد (تكاثر) مجموعة الكائنات الحية الدقيقة بسبب استنفاد الوسط الغذائي و / أو تراكم المنتجات الأيضية للخلايا الميكروبية فيه. لهذا السبب، من خلال إزالة المنتجات الأيضية و/أو استبدال الوسط الغذائي، وتنظيم انتقال التجمعات الميكروبية من المرحلة الثابتة إلى مرحلة الموت، من الممكن إنشاء النظام البيولوجي المفتوحالسعي إلى القضاء على التوازن الديناميكي عند مستوى معين من التنمية السكانية.

تسمى عادة عملية نمو الكائنات الحية الدقيقة زراعة التدفق (الثقافة المستمرة). يتيح النمو في المزرعة المستمرة الحصول على كميات كبيرة من البكتيريا أثناء زراعة التدفق في أجهزة خاصة (منظمات كيميائية ووحدات تعكر) وتستخدم في إنتاج اللقاحات، وكذلك في التكنولوجيا الحيوية لإنتاج مختلف المواد النشطة بيولوجيًا التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة .

لدراسة عمليات التمثيل الغذائي طوال دورة انقسام الخلايا، من الممكن أيضًا استخدامها الثقافات المتزامنة - مثل هذه الثقافات البكتيرية، وجميع أفرادها هم في إحدى مراحل الدورة.يتم تحقيق ذلك باستخدام طرق زراعة خاصة.

في هذه الحالة، بعد عدة انقسامات متزامنة، يعود تعليق الخلية المتزامنة تدريجيًا إلى الانقسام غير المتزامن، بحيث يزيد عدد الخلايا لاحقًا ليس بشكل تدريجي، ولكن بشكل مستمر.

3. عند زراعتها على أوساط مغذية صلبة، تتشكل البكتيريا المستعمرات - مجموعة من البكتيريا من نفس النوع يمكن رؤيتها بالعين المجردة،والذي غالباً ما يكون نسل خلية واحدة.

تختلف مستعمرات البكتيريا من الأنواع المختلفة:

‣‣‣ شكل؛

‣‣‣ مقاس؛

‣‣‣ الشفافية؛

‣‣‣ لون؛

‣‣‣ ارتفاع؛

‣‣‣ طبيعة السطح والحواف؛

‣‣‣ تناسق.

طبيعة المستعمرات - واحدة من الخصائص التصنيفية للبكتيريا.

44. تعريف وجوهر مفهومي "المحيط الحيوي" و"التكاثر الحيوي". الأفكار الحديثة حول تطور الميكروبات.

في الطبيعة، تعيش الكائنات الحية الدقيقة في أي بيئة تقريبًا (التربة، الماء، الهواء) وهي أكثر انتشارًا من الكائنات الحية الأخرى. نظرًا لتنوع آليات إعادة تدوير مصادر الغذاء والطاقة، فضلاً عن التكيف الواضح مع التأثيرات الخارجية، يمكن للكائنات الحية الدقيقة أن تعيش حيث لا تستطيع أشكال الحياة الأخرى البقاء على قيد الحياة.

الموائل الطبيعية لمعظم الكائنات الحية هي الماء والتربة والهواء. عدد الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش على النباتات وفي أجسام الحيوانات أقل بكثير. ويرتبط التوزيع الواسع للكائنات الحية الدقيقة بسهولة انتشارها عبر الهواء والماء؛ على وجه الخصوص، فإن سطح وأسفل مسطحات المياه العذبة والمياه المالحة، بالإضافة إلى عدة سنتيمترات من الطبقة العليا من التربة، مليئة بالكائنات الحية الدقيقة التي تدمر المواد العضوية. يستعمر عدد أقل من الكائنات الحية الدقيقة السطح وبعض التجاويف الداخلية للحيوانات (على سبيل المثال، الجهاز الهضمي والجهاز التنفسي العلوي) والنباتات.

في مناطق الموائل تتشكل الكائنات الحية الدقيقة التكاثر الحيوي[من اليونانية السير,الحياة، + كوينوس,المجتمع] - جمعيات معقدة ذات علاقات محددة وغير عادية في كثير من الأحيان. يشكل كل مجتمع ميكروبي في تكاثر حيوي معين أشكالًا محددة الكائنات الحية الدقيقة الأصلية[من اليونانية سياراتلك، + شثون,البلد، المنطقة]، أي الميكروبات المتأصلة في منطقة معينة.

تكافل[من اليونانية تكافل، المعاشرة] - التعايش طويل الأمد للكائنات الحية الدقيقة في المجتمعات طويلة العمر. تُعرف العلاقة التي يقع فيها الكائن الحي الدقيق خارج خلايا المضيف (الكائن الأكبر حجمًا) باسم التعايش الخارجي: عندما يتم توطينه داخل الخلايا، يُعرف باسم التعايش الداخلي. الميكروبات التكافلية الخارجية النموذجية - الإشريكية القولونيةأجناس البكتيريا باكتيرويديزو البيفيدوبكتريا، المتقلبة الشائعه،وكذلك ممثلين آخرين للبكتيريا المعوية. وكمثال على التعايش الداخلي، يمكننا أن نعتبر البلازميدات التي توفر، على سبيل المثال، المقاومة البكتيرية للأدوية. وتنقسم العلاقات التكافلية أيضًا وفقًا للفوائد التي يحصل عليها كل شريك.

التبادلية[من اللات. موتووس,متبادل] - علاقة تكافلية متبادلة المنفعة. وهكذا، تنتج الكائنات الحية الدقيقة المواد النشطة بيولوجيا اللازمة للجسم المضيف (على سبيل المثال، فيتامينات ب). في الوقت نفسه، تكون الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في الكائنات الحية الدقيقة محمية من الظروف البيئية غير المواتية (التجفيف ودرجات الحرارة القصوى) وتتمتع بإمكانية الوصول المستمر إلى العناصر الغذائية. من بين جميع أنواع التبادلية، فإن الأكثر إثارة للدهشة هو زراعة بعض الفطريات بواسطة الحشرات (الخنافس والنمل الأبيض). من ناحية، وهذا يساهم في انتشار الفطريات على نطاق أوسع، من ناحية أخرى - o\

يوفر mj مصدرًا ثابتًا للعناصر الغذائية لليرقات. وهذا يذكرنا بزراعة الإنسان للنباتات والكائنات الحية الدقيقة المفيدة.

معايشة- نوع من التعايش يستفيد فيه شريك واحد فقط (دون التسبب في ضرر "ظاهر" للآخر)؛ الكائنات الحية الدقيقة المشاركة في مثل هذه العلاقات هي تعايش [من اللات. خلية-،س، + منسا,طاولة؛ حرفيا - رفقاء الطاولة]. تستعمر الكائنات الحية الدقيقة المتعايشة الجلد وتجويف الجسم البشري (على سبيل المثال، الجهاز الهضمي)، دون التسبب في ضرر "ظاهر". مجملها عبارة عن نباتات ميكروبية طبيعية (نباتات دقيقة طبيعية). الكائنات الحية التكافلية النموذجية هي الإشريكية القولونية، البيفيدوبكتريا، المكورات العنقودية، والعصيات اللبنية. تنتمي العديد من البكتيريا المتعايشة إلى البكتيريا الانتهازية وتكون قادرة، في ظل ظروف معينة، على التسبب في أمراض الكائنات الحية الدقيقة (على سبيل المثال، عندما يتم إدخالها إلى مجرى الدم أثناء الإجراءات الطبية).

نمو وتكاثر البكتيريا. آلية وسرعة التكاثر. مراحل التكاثر الميكروبي. - المفهوم والأنواع. تصنيف وميزات الفئة "نمو وتكاثر البكتيريا. آلية وسرعة التكاثر. مراحل التكاثر الميكروبي." 2017، 2018.

نمو البكتيريا -هذه زيادة في حجم الخلايا البكتيرية دون زيادة عدد الأفراد في المجتمع. نمو الخلايا ليس غير محدود. بعد الوصول إلى حجم حرج، تخضع الخلية للانقسام.

تكاثر البكتيريا -عملية تضمن زيادة عدد الأفراد في السكان. تتميز البكتيريا بمعدل تكاثر مرتفع.

النمو يسبق دائما التكاثر. تتكاثر البكتيريا عن طريق الانشطار الثنائي المستعرض، حيث تتشكل خليتين ابنتين متماثلتين من خلية أم واحدة. في معظم البكتيريا إيجابية الجرام، يحدث الانقسام من خلال تركيب حاجز عرضي يمتد من المحيط إلى المركز. تنقسم خلايا معظم البكتيريا سالبة الجرام عن طريق الانقباض.

تبدأ عملية انقسام الخلايا البكتيرية بتكرار الحمض النووي الصبغي. يبدأ النسخ المتماثل في منطقة واحدة محددة، تسمى الأصل، والتي تحتوي على تسلسل نيوكليوتيدات محدد. قد يحدث هنا واحد أو اثنين من شوكات النسخ المتماثل. يشارك أكثر من 20 إنزيمًا في عملية التكاثر. وبما أن الحمض النووي البكتيري مزدوج الشريط، فيجب تقسيمه قبل التكاثر. تتضمن هذه العملية إنزيمات هيليكاز، التي تعمل على فك الحلزون المزدوج، وتوبويسوميراز، الذي يمنع تكوين تجعيد الشعر الثانوي. يرتبط بروتين SSB بالحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل، مما يمنعه من إعادة طيه إلى حلزون مزدوج. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل شوكة النسخ المتماثل. يتم تصنيع سلاسل الحمض النووي الجديدة بواسطة إنزيم بوليميريز الحمض النووي. لتنفيذ تفاعل بلمرة النيوكليوتيدات على قالب السلسلة الأصلية، يتطلب البوليميراز مادة تمهيدية. التمهيدي عبارة عن سلسلة قصيرة من نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي (RNA)، مكملة لشريط القالب، بنهاية حرة 3/-. بعد البدء في تصنيع شريط DNA، تتم إزالة التمهيدي RNA. نظرًا لأن خيوط الحمض النووي في الاتجاه المزدوج غير متوازية، فإن اتجاه تفكيك الشريط المزدوج يتزامن فقط مع اتجاه تخليق الحمض النووي في قالب واحد، والذي يسمى القالب الرئيسي. على الشريط التكميلي، يتم تصنيع الحمض النووي في أجزاء قصيرة، والتي يتم خياطتها لاحقًا في شريط واحد بواسطة روابط الحمض النووي. تستمر عملية تكرار الحمض النووي البكتيري حتى يتم مضاعفة كل الحمض النووي.

عند إضافة البكتيريا إلى الوسط المغذي، فإنها تنمو وتتكاثر حتى يصل محتوى أحد المكونات الضرورية للوسط إلى الحد الأدنى، وبعد ذلك يتوقف النمو والتكاثر. إذا لم نضيف العناصر الغذائية ولم نقم بإزالة المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي، فسنحصل على مزرعة بكتيرية إحصائية.

مراحل التكاثر البكتيري:

1. أولي(مرحلة التأخر) تغطي الفترة الزمنية من لحظة تلقيح البكتيريا حتى بداية نموها. متوسط ​​مدتها 2-5 ساعات وتعتمد على تكوين الوسط الغذائي.

2. متسارعالمرحلة (اللوغاريتمية). تتميز بمعدل أقصى ثابت لانقسام الخلايا. تعتمد هذه السرعة على نوع البكتيريا والوسط الغذائي. الوقت الذي تستغرقه الخلايا لمضاعفة يسمى وقت التوليد. تختلف هذه المرة من عدة دقائق إلى عدة ساعات.

3. ثابتتحدث المرحلة عندما يتوقف عدد الخلايا عن الزيادة. مع انخفاض تركيز العناصر الغذائية في الوسط المغذي، وانخفاض الضغط الجزئي للأكسجين، وتراكم المنتجات الأيضية السامة، ينخفض ​​معدل نمو البكتيريا. مدة المرحلة الثابتة عدة ساعات وتعتمد على نوع البكتيريا.

4. مرحلة الموت الرجعييحدث بسبب تراكم المنتجات الأيضية الحمضية أو نتيجة التحلل الذاتي تحت تأثير الإنزيمات الخاصة به. وتتراوح مدة هذه المرحلة من عشر ساعات إلى عدة أسابيع.

3.2. الوسائط المغذية، مبادئ تصنيفها، متطلبات الوسائط المغذية، شروط زراعة الكائنات الحية الدقيقة.

أساس العمل البكتريولوجي هو الوسائط المغذية، وغالبًا ما تحدد نتائج الدراسة من خلال جودتها.

المتطلبات الأساسية للوسائط الغذائية:

1. يجب أن يحتوي وسط الزراعة على جميع العناصر الغذائية اللازمة لتغذية الميكروب، أي. لها قيمة غذائية.

2. أن يكون لديه رطوبة كافية

3. الحصول على درجة حموضة مثالية (7.2-7.6) للبيئة.

4. يكون متساوي التوتر (تركيز كلوريد الصوديوم 0.87%)، بالنسبة للبكتيريا المحبة للملوحة يكون تركيز الملح 1% أو أعلى.

5. يتمتع بإمكانات إلكترونية مثالية تشير إلى محتوى الأكسجين المذاب في الوسط. يجب أن تكون عالية بالنسبة للبكتيريا الهوائية ومنخفضة بالنسبة للبكتيريا اللاهوائية.

6. أن يكون شفافاً بحيث يكون نمو البكتيريا مرئياً، خاصة في الأوساط السائلة.

7. أن تكون معقمة (حتى لا تكون هناك بكتيريا أخرى).

لتحضير الوسائط المغذية، يتم استخدام المنتجات ذات الأصل الحيواني (اللحوم والأسماك والدم والبيض والحليب) والمنتجات ذات الأصل النباتي (البطاطس). كما يتم استخدام الوسائط المغذية الاصطناعية المكونة من مركبات كيميائية.

مصدر النيتروجين للبكتيريا هو مركبات الأمونيوم البسيطة، والأحماض الأمينية أو الببتونات. مصدر الكربون - السكر والكحوليات المتعددة الهيدرات والأحماض العضوية. يتم تلبية حاجة البكتيريا للعناصر غير العضوية عن طريق الأملاح المضافة إلى الوسط المغذي: NaCl، KN 2 PO 4، K 2 HPO 4.

اعتمادا على الاتساق، يمكن أن تكون الوسائط الغذائية: سائل وشبه سائل وكثيف.يتم تحقيق كثافة الوسط بإضافة أجار. أجار هو عديد السكاريد الذي يتم الحصول عليه من الطحالب. يذوب عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، ويبرد عند درجة حرارة 45-50 درجة مئوية. بالنسبة للوسائط شبه السائلة، تتم إضافة أجار بتركيز 0.5٪، للوسائط الكثيفة - 1.5-2٪. الوسائط السائلة لا تحتوي على أجار أجار.

يمكن أن يكون تكوين الوسائط المغذية بسيطة ومعقدة. تشمل الوسائط البسيطة ماء الببتون، ومرق الببتون اللحم، وأجار الببتون اللحم، وأجار هوتينجر. المعقدة هي بسيطة مع إضافة عنصر غذائي إضافي (السكر، مصل اللبن، مرق الصفراء، الدم، مصل اللبن، أغار ملح صفار، كيث تاروزي، وسط ويلسون بلير).

اعتمادًا على الغرض من البيئة ، يتم تقسيمها إلى:

1. الغرض العام –لزراعة معظم أنواع البكتيريا (أجار ببتون اللحم، أجار الدم).

2. الأغراض الخاصة:

أ) البيئات الاختيارية- هذه هي الوسائط التي ينمو عليها كائن حي دقيق معين. على سبيل المثال، يتم استخدام الأجار القلوي ذو الرقم الهيدروجيني 9 لعزل ضمة الكوليرا.

ب)مع خطوات الإثراء– هذه هي البيئات التي تحفز نمو كائن حي دقيق معين، وتمنع نمو كائنات أخرى. على سبيل المثال، تحفز الوسائط المغنيسيوم والسيلينيت نمو البكتيريا من جنس السالمونيلا، مما يمنع نمو الإشريكية القولونية.

ج) بيئات التشخيص التفاضليتعمل على دراسة النشاط الأنزيمي للبكتيريا (وسط هيس).

د) الوسائط المغذية المركبةالجمع بين وسط انتقائي يمنع نمو النباتات المصاحبة ووسط تشخيص تفاضلي (وسط بلوسكيرف لعزل الشيغيلا وأجار كبريتيت البزموت للسالمونيلا). كل من هذه الوسائط تمنع نمو الإشريكية القولونية.

للتمييز بين البكتيريا الأولية والبكتيريا العوز التغذية، يتم استخدام الوسائط الانتقائية. تنمو البروتوتروفات على وسط بسيط يحتوي فقط على الأملاح والكربوهيدرات، لأنها هي نفسها قادرة على تصنيع المستقلبات التي تحتاجها للنمو. تحتاج العكوساتروف إلى وسط يحتوي على بعض الأحماض الأمينية والفيتامينات، مثل: عوامل النمو.

يعد تحضير الوسائط المغذية أحد أهم وأصعب مجالات العمل البكتريولوجي.

حاليا، نظمت الصناعة الطبية إنتاج الوسائط المعلبة. يتم وضع الوسائط المغذية الجافة في مرطبانات بلاستيكية ذات أغطية محكمة الغلق لضمان إحكام إغلاقها.

شروط زراعة البكتيريا:

1. توافر وسط غذائي كامل.

2. درجة حرارة معينة للزراعة (درجة الحرارة المثلى 37 درجة مئوية).

3. جو زراعي معين. تتطلب الكائنات الهوائية الصارمة الأكسجين، لذا فهي تنمو بشكل جيد على سطح أطباق أجار بيتري أو في طبقة علوية رقيقة من الوسط السائل. لنمو الكائنات الهوائية في الطبقة العميقة من وسط سائل، من الضروري خلط أو رج الوسائط المغذية بشكل مستمر بحيث يتم توزيع الأكسجين في جميع أنحاء حجم الوسط بأكمله. بالنسبة لللاهوائيات الاختيارية، يتم استخدام نفس الأساليب. تتكاثر الكائنات الحية الدقيقة عند انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين. يجب أن يكون تركيز ثاني أكسيد الكربون 1-5%. للقيام بذلك، يتم استخدام حاضنات خاصة لثاني أكسيد الكربون أو يتم وضع المحاصيل في مجففات يتم فيها تركيب شمعة ساخنة. لنمو اللاهوائيات الملزمة، من الضروري استبعاد الوصول إلى الأكسجين. للقيام بذلك، قم بإضافة مواد مخفضة للأكسجين (حمض الثيوجليكوليك) إلى الوسائط المغذية، وقم بتجديد الوسائط المغذية السائلة من الأكسجين الموجود في الهواء عن طريق غليها، واستخدم ماصات الأكسجين عن طريق وضعها في حاويات "gaspack" محكمة الغلق، واستخدم اللاهوائيات.

4. مدة الزراعة (18-48 ساعة). لزراعة المتفطرة السلية (3-4 أسابيع).

5. الإضاءة. الضوء مطلوب لنمو البكتيريا الضوئية.

في الظروف الصناعية، للحصول على الكتلة الحيوية من البكتيريا أو الفطريات من أجل الحصول على المضادات الحيوية واللقاحات والأدوية التشخيصية، تتم الزراعة في جهاز (أجهزة التخمير) مع الالتزام الصارم بالمعايير المثلى لنمو وتكاثر المحاصيل.

تغذية البكتيريا.

تشير التغذية إلى عمليات دخول وخروج العناصر الغذائية داخل وخارج الخلايا. التغذية تضمن في المقام الأول تكاثر الخلايا والتمثيل الغذائي.

وتشمل العناصر الغذائية الأساسية: الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والمغنيسيوم والكالسيوم. بالإضافة إلى الكائنات العضوية، هناك حاجة إلى العناصر الدقيقة. أنها توفر نشاط الانزيم. هذه هي الزنك والمنغنيز والموليبدينوم والكوبالت والنحاس والنيكل والتنغستن والصوديوم والكلور.

تحتوي البكتيريا على مجموعة متنوعة من مصادر العناصر الغذائية.

اعتمادا على مصدر الكربون، تنقسم البكتيريا إلى: 1) ذاتية التغذية (استخدام المواد غير العضوية - ثاني أكسيد الكربون 2)؛ 2) غيرية التغذية (استخدم سداسيات C العضوية، والكحوليات المتعددة الهيدرات، والأحماض الأمينية)؛

يجب أن توفر عمليات التغذية احتياجات الطاقة للخلية البكتيرية. بناءً على مصادر الطاقة، تنقسم الكائنات الحية الدقيقة إلى: 1) الصور الفوتوغرافية - المصدر هو الطاقة الشمسية؛ 2) العناصر الكيميائية - الحصول على الطاقة من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال؛ 3) المواد الكيميائية - استخدام المركبات غير العضوية؛ 4) الكائنات العضوية الكيميائية - تستخدم المواد العضوية.

يدرس علم الأحياء الدقيقة الطبية البكتيريا التي هي كائنات عضوية غير متجانسة.

عوامل النمو البكتيرية هي الفيتامينات والأحماض الأمينية وقواعد البيورين والبيريميدين، والتي يؤدي وجودها إلى تسريع النمو. من بين البكتيريا: 1) البروتوتروف (قادرة على تصنيع المواد الضرورية بنفسها)؛ 2) العقول ذاتية التغذية (تحتاج إلى عوامل النمو).

تستوعب الكائنات الحية الدقيقة العناصر الغذائية على شكل جزيئات صغيرة، لذلك يمكن للبروتينات والسكريات والبوليمرات الحيوية الأخرى أن تكون بمثابة مصادر للتغذية فقط بعد تفكيكها بواسطة الإنزيمات الخارجية إلى مركبات أبسط.

مسارات دخول المستقلبات والأيونات إلى الخلية الميكروبية: I. النقل السلبي (بدون تكاليف الطاقة): الانتشار البسيط؛ 2) تسهيل الانتشار (على طول تدرج التركيز، بمساعدة البروتينات الحاملة). ثانيا. النقل النشط (مع استهلاك الطاقة، مقابل تدرج التركيز؛ في هذه الحالة، تتفاعل الركيزة مع بروتين حامل على سطح الغشاء السيتوبلازمي).

هناك إصدارات معدلة من النقل النشط - نقل المجموعات الكيميائية. تعمل الإنزيمات المفسفرة كبروتينات حاملة، لذلك يتم نقل الركيزة في شكل مفسفر. يسمى هذا النقل لمجموعة كيميائية بالانتقال.

مفاهيم النمو والتكاثر البكتيري

لأغراض التشخيص الميكروبيولوجي، ودراسة الكائنات الحية الدقيقة ولأغراض التكنولوجيا الحيوية، تتم زراعة الكائنات الحية الدقيقة على وسائل المغذيات الاصطناعية.

تحت نمو البكتيريافهم الزيادة في كتلة الخلايا دون تغيير عددها في مجتمع ما نتيجة للتكاثر المنسق لجميع المكونات والهياكل الخلوية. يُشار إلى الزيادة في عدد الخلايا في مجموعة الكائنات الحية الدقيقة بالمصطلح "الاستنساخ".ويتميز بوقت التوليد (الفاصل الزمني الذي يتضاعف فيه عدد الخلايا) ومفهوم مثل التركيز البكتيري (عدد الخلايا في 1 مل).

على النقيض من دورة الانقسام الانقسامي في حقيقيات النوى، فإن تكاثر معظم بدائيات النوى (البكتيريا) يحدث عن طريق الانشطار الثنائي، وتكاثر الشعيات عن طريق التبرعم. علاوة على ذلك، فإن جميع بدائيات النوى موجودة في حالة أحادية الصيغة الصبغية، حيث يتم تمثيل جزيء الحمض النووي في الخلية بصيغة المفرد.

السكان البكتيرية

عند دراسة عملية التكاثر البكتيري، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن البكتيريا موجودة دائمًا في شكل مجموعات سكانية أكثر أو أقل، وأن التطور السكان البكتيريةفي وسط المغذيات السائلة في الثقافة الدفعية يمكن اعتباره نظامًا مغلقًا. هناك 4 مراحل في هذه العملية:

• الأول - أولي،أو مرحلة التأخرأو مرحلة تأخر الإنجاب- تتميز ببداية نمو الخلايا بشكل مكثف، ولكن معدل انقسامها يبقى منخفضاً؛
• الثاني - لوغاريتميأو تسجيل المرحلة،أو المرحلة الأسية,- تتميز بمعدل أقصى ثابت لانقسام الخلايا وزيادة كبيرة في عدد الخلايا في السكان؛
• الثالث - مرحلة ثابتة- يحدث عندما يتوقف عدد الخلايا في مجتمع ما عن الزيادة. ويرجع ذلك إلى حقيقة حدوث توازن بين عدد الخلايا المتكونة حديثًا والمحتضرة. يتم تحديد عدد الخلايا البكتيرية الحية في مجتمع ما لكل وحدة حجم من الوسط الغذائي في المرحلة الثابتة على أنه تركيز M. ويعتبر هذا المؤشر سمة مميزة لكل نوع من أنواع البكتيريا؛
• الرابع - مرحلة الموت (الموت اللوغاريتمي)- يتميز بغلبة عدد الخلايا الميتة في السكان وانخفاض تدريجي في عدد الخلايا القابلة للحياة في السكان. يحدث توقف النمو في عدد (تكاثر) مجموعة الكائنات الحية الدقيقة بسبب استنفاد الوسط الغذائي و / أو تراكم المنتجات الأيضية للخلايا الميكروبية فيه. لذلك، عن طريق إزالة المنتجات الأيضية و/أو استبدال الوسط الغذائي، وتنظيم انتقال السكان الميكروبيين من المرحلة الثابتة إلى مرحلة الموت، فمن الممكن إنشاء نظام بيولوجي مفتوح يميل إلى القضاء على التوازن الديناميكي عند مستوى معين من التنمية السكانية.

وتسمى هذه العملية لنمو الكائنات الحية الدقيقة زراعة التدفق (الثقافة المستمرة).يتيح النمو في المزرعة المستمرة الحصول على كميات كبيرة من البكتيريا أثناء زراعة التدفق في أجهزة خاصة (منظمات كيميائية ووحدات تعكر) وتستخدم في إنتاج اللقاحات، وكذلك في التكنولوجيا الحيوية لإنتاج مختلف المواد النشطة بيولوجيًا التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة .

لدراسة عمليات التمثيل الغذائي طوال دورة انقسام الخلايا، من الممكن أيضًا استخدامها الثقافات المتزامنة- مثل هذه الثقافات البكتيرية التي يكون جميع أفرادها في نفس المرحلة من الدورة. يتم تحقيق ذلك باستخدام طرق زراعة خاصة.

ومع ذلك، بعد عدة انقسامات متزامنة، يعود تعليق الخلية المتزامنة تدريجيًا إلى الانقسام غير المتزامن، بحيث لا يزيد عدد الخلايا تدريجيًا، بل بشكل مستمر.

المستعمرات

عند زراعتها على وسائط مغذية صلبة، تتشكل البكتيريا المستعمرات- مجموعة من البكتيريا من نفس النوع يمكن رؤيتها بالعين المجردة، وهي في أغلب الأحيان نسل خلية واحدة.

تختلف مستعمرات البكتيريا من الأنواع المختلفة:

• شكل؛
• مقاس؛
• الشفافية؛
• لون؛
• ارتفاع؛
• طبيعة السطح والحواف.
• تناسق.

طبيعة المستعمرات هي إحدى الخصائص التصنيفية للبكتيريا.

تؤدي العمليات المكثفة للابتناء والتقويض في الخلية إلى نمو سريع للخلايا.

النمو البكتيري هو زيادة منتظمة في عدد وحجم جميع مكونات الخلية، بشرط وجود جميع العناصر الكيميائية اللازمة، مما يؤدي إلى زيادة كتلتها. يجب أن تحتوي الركائز المغذية على هذه العناصر في شكل يمكن الوصول إليه من خلال التمثيل الغذائي. نمو الخلايا ليس غير محدود. بعد الوصول إلى حجم حرج، تخضع الخلية للانقسام أو التكاثر.

تنقسم معظم البكتيريا عن طريق الانشطار الثنائي المستعرض أو التحريك الخلوي. في معظم البكتيريا إيجابية الجرام، يحدث الانقسام من خلال تركيب حاجز عرضي يمتد من المحيط إلى المركز. تنقسم خلايا معظم البكتيريا سالبة الجرام عن طريق الانقباض. تتكرر عملية التقسيم على فترات زمنية متساوية تقريبًا (من عدة دقائق إلى عدة أيام)، وهي خاصية وراثية فردية للأنواع الميكروبية. نتيجة للتكاثر، يزيد عدد الخلايا بشكل حاد في السكان.

التكاثر أو التكاثر في البكتيريا هو تقسيم الحمض النووي النووي فائق الملف إلى شريطين ابنتين، يكتمل كل منهما بواسطة حبلا مكمل ويحدث تكوين خليتين ابنتين في وقت واحد (طريقة شبه محافظة).

يتميز التكاثر وقت الجيل(الفاصل الزمني الذي يتضاعف خلاله عدد الخلايا) ومفهوم مثل تركيز البكتيريا(عدد الخلايا في 1 مل).

عندما يتم إدخال البكتيريا إلى وسط غذائي، فإنها تنمو وتتكاثر حتى يصل محتوى أي من المكونات الضرورية للوسط إلى الحد الأدنى، وبعد ذلك يتوقف النمو والتكاثر. إذا لم نضيف العناصر الغذائية طوال هذا الوقت ولم نقم بإزالة المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي، فسنحصل عليها ثقافة بكتيرية ثابتة.تتصرف مزرعة البكتيريا الثابتة (الدفعية) مثل كائن متعدد الخلايا، مع وجود قيود على النمو الجيني. إذا قمنا ببناء رسم بياني مع الزمن على محور الإحداثي السيني وعدد الخلايا على المحور الإحداثي، نحصل على منحنى يصف اعتماد عدد الخلايا المتكونة على وقت التكاثر، وهو ما يسمى منحنى النمو.

منحنى نمو البكتيريا في وسط غذائي.على هذا المنحنى، يمكن تمييز عدة مراحل، تحل محل بعضها البعض في تسلسل معين (الشكل 11):

1. المرحلة الأولية - مرحلة التأخر(إنجليزي) بطئ- متخلفة). يغطي الفترة الزمنية بين تلقيح البكتيريا وبدء التكاثر. مدتها في المتوسط ​​2-5 ساعات وتعتمد على تكوين الوسط الغذائي وعمر المحصول المزروع. خلال مرحلة التأخر، تتكيف الخلايا البكتيرية مع ظروف الزراعة الجديدة ويتم تصنيع الإنزيمات المحفزة.

2. المرحلة الأسية (اللوغاريتمية).تتميز بمعدل أقصى ثابت لانقسام الخلايا، وهي مرحلة من النمو الهندسي مع زيادة حادة في عدد الكائنات الحية الدقيقة (2 في الدرجة ن). يعتمد معدل التكاثر على نوع البكتيريا والوسط الغذائي. يسمى وقت مضاعفة الخلية وقت الجيل،والتي تختلف باختلاف نوع الثقافة البكتيرية: في البكتيريا من الجنس الزائفةوهي تساوي 14 دقيقة، و المتفطرة 18 - 24 ساعة، ويظل حجم الخلايا ومحتوى البروتين فيها ثابتًا خلال المرحلة الأسية. تتكون الثقافة البكتيرية في هذه المرحلة من خلايا قياسية.

أرز. 11. مراحل التكاثر البكتيري

3. المرحلة الثابتة(مرحلة توازن التكاثر وموت الخلايا الميكروبية). يحدث عندما يتوقف عدد الخلايا عن الزيادة. وبما أن معدل النمو يعتمد على تركيز العناصر الغذائية، فعندما ينخفض ​​محتوى العناصر الغذائية في الوسط المغذي، ينخفض ​​معدل النمو أيضًا. يحدث أيضًا انخفاض في معدل النمو بسبب ارتفاع كثافة الخلايا البكتيرية وانخفاض الضغط الجزئي للأكسجين وتراكم المنتجات الأيضية السامة. مدة المرحلة الثابتة عدة ساعات وتعتمد على نوع البكتيريا وخصائص زراعتها.

4. مرحلة الموت الرجعيأو الموت - انخفاض في حجم السكان بسبب انخفاض ونقص الظروف اللازمة لتكاثر الكائنات الحية الدقيقة. يحدث بسبب تراكم المنتجات الأيضية الحمضية أو نتيجة للتحلل الذاتي تحت تأثير الإنزيمات الخاصة به. وتتراوح مدة هذه المرحلة من عشر ساعات إلى عدة أسابيع.

هذه الديناميكيات نموذجية بالنسبة للمحاصيل الدورية مع الاستنفاد التدريجي للعناصر الغذائية وتراكم المستقلبات. ويلاحظ التواجد المستمر للتجمعات البكتيرية في مرحلة النمو اللوغاريتمي في المزرعة المستمرة، والتي يتم تحقيقها عن طريق الجرعات التدريجية من العناصر الغذائية، والتحكم في كثافة المعلق البكتيري وإزالة المستقلبات. وتسمى هذه العملية لنمو الكائنات الحية الدقيقة زراعة التدفق (الثقافة المستمرة).يتيح النمو في المزرعة المستمرة الحصول على كميات كبيرة من البكتيريا أثناء زراعة التدفق في أجهزة خاصة (منظمات كيميائية ووحدات تعكر) وتستخدم في إنتاج اللقاحات، وكذلك في التكنولوجيا الحيوية لإنتاج مختلف المواد النشطة بيولوجيًا التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة .