رشد و تولید مثل باکتری ها. مراحل تولید مثل

رشد یک سلول باکتریایی باید به عنوان افزایش جرم سیتوپلاسم آن درک شود که در نتیجه سنتز مواد سلولی در طول تغذیه رخ می دهد. رشد یک جمعیت باکتریایی از 4 مرحله عبور می کند: 1) فاز تاخیر، 2) فاز نمایی یا لگاریتمی، 3) فاز ساکن، 4) مرحله مرگ.

فاز تاخیری (4-5 ساعت) پس از ورود بذر به محیط رخ می دهد. این دوره سازگاری باکتری ها با محیط غذایی است، زمانی که فعال سازی افتراقی اگزو آنزیم ها و اندوآنزیم ها برای اجرای بعدی واکنش آنزیم- بستر رخ می دهد. با محتوای پایدار DNA، افزایش شدید پروتئین و RNA باکتریایی وجود دارد.

فاز تاخیری (4 تا 5 ساعت) مدت زمان فاز تاخیری معمولا کوتاه است، بر حسب ساعت اندازه گیری می شود و به نوع باکتری، تعدد تلقیح در یک محیط معین، وضعیت کشت، دمای مورد استفاده برای کشت بستگی دارد. و ترکیب ماده مغذی در صورت عدم وجود علائم قابل مشاهده رشد در مرحله تاخیر، افزایش زیست توده رخ می دهد، در نتیجه اندازه سلول باکتری چندین برابر افزایش می یابد.

فاز LAG (4-5 ساعت) با رسیدن به اندازه معین، با "انباشته شدن" مقدار مورد نیاز پروتئین، RNA و DNA، فعال کردن اگزو و اندوآنزیم ها، سلول باکتری شروع به تقسیم فعال می کند. باکتری ها با تقسیم سلولی عرضی تکثیر می شوند.

فاز رشد لگاریتمی (5 تا 6 ساعت) این مرحله تولید مثل است که از طریق تقسیم دوتایی سلول مادر به دو سلول دختر انجام می شود. واکنش زنجیره‌ای شکافت دوتایی سلول‌های باکتریایی که به‌تدریج تسریع می‌شوند منجر به افزایش سریع توده باکتریایی در محیط غذایی، مصرف شدید بستر انرژی آن و تجمع محصولات متابولیک باکتریایی می‌شود.

فاز رشد ثابت در نتیجه، محیط به طور فزاینده ای برای رشد و تولید مثل بیشتر باکتری ها نامطلوب می شود. در مرحله ثابت، سرعت تولید مثل ثابت می ماند. بسته به نوع باکتری در حال کشت، می تواند برای مدت طولانی دوام بیاورد، پس از آن مرحله چهارم رخ می دهد -

مرحله مردن مرحله مردن با مرگ تدریجی سلول های باکتریایی به روش لگاریتمی مشخص می شود. طول مدت این مرحله از 48 ساعت تا چند هفته متغیر است.

ماهیت رشد باکتری در محیط های غذایی مایع متفاوت است - کدورت منتشر محیط غذایی، - تشکیل یک فیلم یا رسوب (رشد پایین)، - رشد به شکل "گلوله پشم پنبه". الگوی رشد در محیط غذایی مایع برای تمایز باکتری ها استفاده می شود.

محیط های غذایی برای کشت باکتری ها در شرایط آزمایشگاهی از محیط های غذایی مصنوعی با ترکیبات مختلف استفاده می شود. محیط های غذایی معمولی یا ساده (میت پپتون آگار، گوشت پپتون براث) برای محصولات اولیه (اولیه) استفاده می شود. محیط های پیچیده شامل محیط های مغذی تشخیصی انتخابی و افتراقی است.

مواد مغذی محیط های انتخابی رشد تنها نوع خاصی از میکروارگانیسم ها را تضمین می کنند، در حالی که میکرو فلور همراه با افزودنی های ویژه سرکوب می شود. از محیط های مغذی تشخیصی افتراقی برای مطالعه خواص بیوشیمیایی میکروارگانیسم ها و ایجاد تمایز باکتری ها از طریق فعالیت آنزیمی استفاده می شود.

طبقه بندی میکروارگانیسم ها همانطور که گونه های جدیدی از باکتری ها مورد مطالعه و شناسایی قرار گرفتند، هر طبقه بندی جدید ایجاد شده منعکس کننده سطح توسعه علم بود. طبقه بندی میکروارگانیسم ها، یعنی سیستماتیک کردن همه گونه های شناخته شده، بر اساس تعدادی از ویژگی ها انجام شد:

توالی تعیین یک میکروارگانیسم I. متعلق به کدام پادشاهی است - پروکاریوت ها یا یوکاریوت ها II. به کدام یک از دسته های اصلی تعلق دارد: 1. یوباکتری های گرم منفی که دیواره سلولی دارند. 2. يوباكترهاي گرم مثبت با ديواره سلولي. 3. یوباکتری فاقد دیواره سلولی. 4. آرکی باکتری ها.

در مجموع 35 گروه از میکروارگانیسم ها شناخته شده است III. میکروارگانیسم به کدام گروه از 4 دسته تعلق دارد: 1. اسپیروکت ها 2. باکتری های هوازی / میکروآئروفیل، متحرک، مارپیچی شکل/، ویبروئید، باکتری های گرم منفی. 3. باکتری های گرم منفی غیر متحرک و خمیده. 4. میله ها و کوکسی های گرم منفی، بی هوازی، میکروآئروفیل.

I. یوباکتری های گرم منفی با دیواره سلولی 5. میله های بی هوازی اختیاری، گرم منفی. 6. میله های گرم منفی، بی هوازی، مستقیم، منحنی و مارپیچی. 7. باکتری هایی که احیای غیر مشابه سولفات یا گوگرد را انجام می دهند. 8. کوکسی های گرم منفی بی هوازی. 9. ریکتزیا و کلامیدیا.

I. یوباکتری گرم منفی با دیواره سلولی 10. باکتری فوتوتروف بدون اکسیژن. 11. باکتری های فوتوتروف اکسیژن. 12. باکتری های کمولیتوتروف هوازی. 13. باکتری های جوانه زده و/یا رشد دهنده. 14. باکتری با پوشش. 15. باکتری های سرخورده غیر فتوسنتزی که اندام های میوه تشکیل نمی دهند. 16. باکتری های لغزنده تشکیل دهنده بدن میوه.

II. یوباکتری های گرم مثبت با دیواره های سلولی. 1. کوکسی های گرم مثبت. 2. میله ها و کوکسی های گرم مثبت که تشکیل اندوسپور می کنند. 3. میله های گرم مثبت که هاگ تشکیل نمی دهند و شکل منظمی دارند. 4. میله های گرم مثبت با شکل نامنظم که هاگ تشکیل نمی دهند. 5. مایکوباکتریوم. 6. اکتینومیست ها.

IV. آرکی باکتری ها 1. متانوژن ها. 2. archaea کاهش دهنده سولفات. 3. آرکی باکتری بسیار هالوفیل. 4. آرکی باکتری فاقد دیواره سلولی. 5. ترموفیل های شدید و هیپرترموفیل های متابولیزه کننده S

توالی برای شناسایی یک میکروارگانیسم IV. میکروارگانیسم متعلق به کدام جنس است؟ V. میکروارگانیسم متعلق به چه خانواده ای است؟ VI. چه نوع میکروارگانیسمی است؟

ساخت نام طبقه بندی میکروارگانیسم. 1. پادشاهی 2. دسته بندی. 3. گروه. 4. ROD. 5. خانواده. 6. مشاهده

مزایای طبقه‌بندی مدرن میکروارگانیسم‌ها سیستم‌سازی فیلوژنتیکی که تا به امروز ایجاد شده است، تمام مزایا و معایب یک طبقه‌بندی بر اساس یک ویژگی را دارد. از مزایا می توان به هویت تقریباً کامل نتایج به دست آمده در آزمایشگاه های مختلف در سراسر جهان اشاره کرد. برای تعیین هویت گونه، آنها همچنین شروع به ارزیابی درجه همسانی DNA-DNA با استفاده از سویه‌های نوع کردند.

معایب طبقه بندی موجود میکروارگانیسم ها. نقطه ضعف طبقه بندی موجود این است که ایده ای از عملکرد باکتری ها ارائه نمی دهد. بنابراین، ایجاد یک طبقه بندی فنوتیپی یا عملکردی در حال حاضر برای میکروبیولوژیست های عملی از اهمیت بالایی برخوردار است. برای تعیین سریع موقعیت طبقه بندی میکروارگانیسم ها، از تعیین کننده Bergey استفاده کنید. این نشریه مرجع به طور مداوم با گروه های جدید جدا شده به روز می شود و به صورت دوره ای تجدید چاپ می شود. در حال حاضر ویرایش یازدهم جاری است.

تشکیل یک طبقه بندی مدرن از میکروارگانیسم ها. در مرحله حاضر، شناسایی موقعیت فیلوژنتیکی پروکاریوت‌ها، از جمله پروکاریوت‌های کشت‌نشده، بر اساس توالی‌های نوکلئوتیدی RNA 16 Sr در حال توسعه است. توالی‌یابی و تکنیک‌های پردازش داده بهبودیافته، این رویکرد را عملاً جایگزینی برای تعیین جنس موجودات جدید ساخته است. توصیف گونه‌های باکتریایی جدید به لطف پیشرفت‌هایی که در مطالعه بی‌هوازی‌ها صورت گرفته است، در ۵۰ سال گذشته با سرعت بسیار بالایی رخ داده است.

تفاوت بین طبقه بندی و شناسایی علاوه بر طبقه بندی ها، در میکروبیولوژی طرح هایی برای شناسایی کشت های باکتریایی جدا شده وجود دارد. برای ایجاد یک طرح شناسایی، ویژگی‌های میکروارگانیسم‌ها را انتخاب کنید که به راحتی قابل تشخیص هستند و برای طبقه‌بندی، اغلب به استفاده از روش‌های پیچیده نیاز دارند. در این مورد، طرح شناسایی باید شامل تعداد کمی از ویژگی ها باشد و برای تعیین طبقه بندی، طبقه بندی تا حد امکان از ویژگی ها استفاده می کند.

با تشکر از توجه شما. شما به سخنرانی شماره 3 در مورد میکروب شناسی با موضوع: "رشد و تولید مثل میکروارگانیسم ها" گوش داده اید. تکامل و طبقه بندی میکروارگانیسم ها».

رشد و تولید مثل باکتری ها. مکانیسم و ​​سرعت تولید مثل. مراحل تولید مثل میکروبی

نام پارامتر	معنی
موضوع مقاله:	رشد و تولید مثل باکتری ها. مکانیسم و ​​سرعت تولید مثل. مراحل تولید مثل میکروبی
روبریک (دسته موضوعی)	فرهنگ

1. مفاهیم رشد و تولید مثل باکتری ها

2. جمعیت باکتریایی

3. مستعمرات

1 . برای تشخیص میکروبیولوژیک، مطالعه میکروارگانیسم ها و برای اهداف بیوتکنولوژیکیمیکروارگانیسم ها کشت می شوند در محیط های مغذی مصنوعی.

زیر رشد باکتری فهمیدن افزایش توده سلولی بدون تغییر تعداد آنها در جمعیتدر نتیجه بازتولید هماهنگ تمام اجزا و ساختارهای سلولی.
ارسال شده در ref.rf
افزایش تعداد سلول ها در جمعیت میکروارگانیسم هابا این اصطلاح مشخص می شود "تولید مثل". مشخص می شود زمان نسل(فاصله زمانی که در طی آن تعداد سلول ها دو برابر می شود) و مفهومی مانند غلظت باکتری(تعداد سلول در 1 میلی لیتر).

برخلاف چرخه تقسیم میتوزی در یوکاریوت ها، تولید مثل بیشتر پروکاریوت ها (باکتری ها) اتفاق می افتد. با شکافت دوتایی،و اکتینومیست ها - جوانه زدنبا این حال، همه پروکاریوت ها وجود دارند در حالت هاپلوئید،از آنجایی که مولکول DNA در سلول به صورت منفرد نشان داده می شود.

2. هنگام مطالعه روند تولید مثل باکتری، توجه به آن بسیار مهم است باکتری ها همیشه به شکل جمعیت های کم و بیش متعدد وجود دارند،و توسعه جمعیت باکتریایی در یک محیط غذایی مایع در کشت دسته ای می توان به عنوان سیستم بسته

در این فرآیند 4 مرحله وجود دارد:

‣‣‣ 1- اولیه، یا فاز تاخیر یا فاز تولید مثل با تاخیر - مشخص شده است آغاز رشد شدید سلولی،ولی نرخ تقسیم آنها کم است.

‣‣‣ دوم - لگاریتمی یا فاز لاگ، یا فاز نمایی، - مشخص شده است حداکثر نرخ ثابت تقسیم سلولی و افزایش قابل توجهی در تعداد سلول ها در جمعیت.

‣‣‣ سوم - فاز ثابت - زمانی می آید که افزایش تعداد سلول ها در جمعیت متوقف می شود.این به دلیل این واقعیت است که بین تعداد سلول های تازه تشکیل شده و سلول های در حال مرگ تعادل ایجاد می شود. تعداد سلول های باکتریایی زنده در یک جمعیت در واحد حجم محیط غذایی در فاز ساکن به صورت نشان داده می شود. M-غلظت.این شاخص یک ویژگی مشخصه برای هر نوع باکتری است.

‣‣‣ چهارم - مرحله مرگ (مرگ لگاریتمی) - مشخص شده است غلبه در جمعیت تعداد سلول های مرده و کاهش تدریجی تعداد سلول های زنده در جمعیت.توقف رشد در تعداد (تولید) جمعیتی از میکروارگانیسم ها به دلیل تخلیه ماده مغذی و / یا تجمع محصولات متابولیک سلول های میکروبی در آن رخ می دهد. به همین دلیل، با حذف محصولات متابولیک و/یا جایگزینی محیط غذایی، تنظیم انتقال جمعیت میکروبی از فاز ساکن به فاز مرگ، امکان ایجاد سیستم بیولوژیکی بازبه دنبال حذف تعادل پویا در سطح معینی از توسعه جمعیت است.

این فرآیند رشد میکروارگانیسم ها معمولاً نامیده می شود کشت جریانی (فرهنگ مستمر). رشد در یک کشت مداوم، به دست آوردن توده های زیادی از باکتری ها در جریان کشت جریانی در دستگاه های خاص (شیموستات ها و turbidistats) را ممکن می کند و در تولید واکسن ها و همچنین در بیوتکنولوژی برای تولید مواد فعال بیولوژیکی مختلف تولید شده توسط میکروارگانیسم ها استفاده می شود. .

برای مطالعه فرآیندهای متابولیک در طول چرخه تقسیم سلولی نیز می توان از آن استفاده کرد فرهنگ های همزمان - چنین کشت های باکتریایی که همه اعضای جمعیت آن هستند در یک مرحله از چرخهاین امر با استفاده از روش های خاص کشت حاصل می شود.

در این حالت، پس از چندین تقسیم همزمان، سوسپانسیون سلولی هماهنگ شده به تدریج به تقسیم ناهمزمان برمی‌گردد، به طوری که تعداد سلول‌ها متعاقبا نه به صورت پلکانی، بلکه به طور مداوم افزایش می‌یابد.

3. هنگامی که در محیط های جامد مواد مغذی کشت می شوند، باکتری ها تشکیل می شوند مستعمرات - خوشه ای از باکتری های همان گونه که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است،که اغلب زاده یک سلول است.

کلنی های باکتری از گونه های مختلف متفاوت است:

‣‣‣ شکل؛

‣‣‣ اندازه؛

‣‣‣ شفافیت؛

‣‣‣ رنگ؛

‣‣‣ قد؛

‣‣‣ ماهیت سطح و لبه ها؛

‣‣‣ ثبات.

ماهیت مستعمرات - یکی از ویژگی های طبقه بندی باکتری ها

44. تعریف و ماهیت مفاهیم "زیست کره" و "بیوسنوز". ایده های مدرن در مورد تکامل میکروب ها.

در طبیعت، میکروارگانیسم ها تقریباً در هر محیطی (خاک، آب، هوا) زندگی می کنند و نسبت به سایر موجودات زنده بسیار گسترده تر هستند. با توجه به مکانیسم های مختلف برای بازیافت مواد غذایی و منابع انرژی، و همچنین سازگاری آشکار با تأثیرات خارجی، میکروارگانیسم ها می توانند در جایی زندگی کنند که اشکال دیگر حیات نمی توانند زنده بمانند.

زیستگاه طبیعی بیشتر جانداران آب، خاک و هوا است. تعداد میکروارگانیسم هایی که روی گیاهان و بدن حیوانات زندگی می کنند بسیار کمتر است. توزیع گسترده میکروارگانیسم ها با سهولت انتشار آنها از طریق هوا و آب همراه است. به طور خاص، سطح و کف آب شیرین و آب نمک، و همچنین چندین سانتی متر از لایه بالایی خاک، مملو از میکروارگانیسم هایی است که مواد آلی را از بین می برند. تعداد کمتری از میکروارگانیسم ها سطح و برخی حفره های داخلی حیوانات (مثلاً دستگاه گوارش، دستگاه تنفس فوقانی) و گیاهان را مستعمره می کنند.

در مناطق زیستگاهی، میکروارگانیسم ها تشکیل می شوند بیوسنوزها[از یونانی بایوس،زندگی، + کوینوس،جامعه] - انجمن های پیچیده با روابط خاص و اغلب غیر معمول. هر جامعه میکروبی در یک بیوسنوز خاص تشکیل می شود میکروارگانیسم های اتوکتون[از یونانی خودروهامال شما، + چتون،کشور، محل]، یعنی میکروب های ذاتی در یک منطقه خاص.

همزیستی[از یونانی همزیستی، زندگی مشترک] - همزیستی طولانی مدت میکروارگانیسم ها در جوامع طولانی مدت. رابطه ای که در آن یک میکروارگانیسم در خارج از سلول های میزبان (ارگانیسم بزرگتر) قرار می گیرد، به عنوان اکتوسیمبیوز شناخته می شود: زمانی که در داخل سلول ها موضعی شود، به عنوان اندوسیمبیوز شناخته می شود. میکروب های اکتوسیمبیوتیک معمولی - اشرشیاکلیجنس باکتری باکتریوئیدهاو بیفیدوباکتریوم، پروتئوس ولگاریس،و همچنین سایر نمایندگان میکرو فلور روده. به عنوان نمونه ای از اندوسیمبیوز، ما می توانیم پلاسمیدهایی را در نظر بگیریم که به عنوان مثال، مقاومت باکتریایی به داروها را ایجاد می کنند. روابط همزیستی نیز بر اساس مزایای دریافتی هر شریک تقسیم می شود.

همیاری[از لات. متقابل،متقابل] - رابطه همزیستی سودمند متقابل. بنابراین، میکروارگانیسم ها مواد فعال بیولوژیکی لازم برای بدن میزبان (به عنوان مثال، ویتامین B) را تولید می کنند. در عین حال، درون و اکتوسیمبیون های زندگی در درشت ارگانیسم ها از شرایط محیطی نامطلوب (خشک شدن و دمای شدید) محافظت می شوند و دسترسی دائمی به مواد مغذی دارند. از همه انواع متقابل، شگفت آورترین آنها پرورش برخی قارچ ها توسط حشرات (سوسک ها و موریانه ها) است. از یک طرف، این به توزیع گسترده قارچ ها کمک می کند، از سوی دیگر - o\

mj منبع ثابتی از مواد مغذی برای لاروها فراهم می کند. این یادآور کشت انسان از گیاهان و میکروارگانیسم های مفید است.

کامنسالیسم- نوعی همزیستی که در آن فقط یکی از شرکا سود می برد (بدون ایجاد آسیب "مشخص" برای دیگری). میکروارگانیسم هایی که در چنین روابطی دخیل هستند، همسان هستند [از lat. سلول-، s، + منسا،جدول؛ به معنای واقعی کلمه - جفت های میز]. میکروارگانیسم های مشترک پوست و حفره های بدن انسان (به عنوان مثال، دستگاه گوارش) را بدون ایجاد آسیب "مشاهده" مستعمره می کنند. کلیت آنها فلور میکروبی طبیعی (میکرو فلور طبیعی) است. ارگانیسم‌های معمول اکتوسیمبیوتیک شامل اشریشیا کلی، بیفیدوباکتری‌ها، استافیلوکوک‌ها و لاکتوباسیل‌ها هستند. بسیاری از باکتری‌های مشترک متعلق به میکرو فلور فرصت‌طلب هستند و تحت شرایط خاصی قادر به ایجاد بیماری‌های ماکرو ارگانیسم هستند (مثلاً هنگامی که در طی اقدامات پزشکی وارد جریان خون می‌شوند).

رشد و تولید مثل باکتری ها. مکانیسم و ​​سرعت تولید مثل. مراحل تولید مثل میکروبی - مفهوم و انواع طبقه بندی و ویژگی های دسته "رشد و تولید مثل باکتری ها. مکانیسم و ​​سرعت تولید مثل. مراحل تولید مثل میکروبی." 2017، 2018.

رشد باکتری -این افزایش اندازه سلول های باکتریایی بدون افزایش تعداد افراد در جمعیت است. رشد سلولی نامحدود نیست. پس از رسیدن به اندازه بحرانی، سلول دچار تقسیم می شود.

تولید مثل باکتری ها -فرآیندی که افزایش تعداد افراد در یک جمعیت را تضمین می کند. باکتری ها با سرعت تولید مثل بالا مشخص می شوند.

رشد همیشه مقدم بر تولید مثل است. باکتری ها با شکافت دوتایی عرضی تکثیر می شوند، که در آن دو سلول دختر یکسان از یک سلول مادر تشکیل می شوند. در اکثر باکتری های گرم مثبت، تقسیم از طریق سنتز یک سپتوم عرضی که از محیط به مرکز کشیده می شود، رخ می دهد. سلول های اکثر باکتری های گرم منفی با انقباض تقسیم می شوند.

فرآیند تقسیم سلولی باکتریایی با تکثیر DNA کروموزومی آغاز می شود. همانندسازی در یک منطقه انتخاب شده به نام مبدا شروع می شود که دارای یک توالی نوکلئوتیدی خاص است. یک یا دو فورک تکرار ممکن است در اینجا رخ دهد. بیش از 20 آنزیم در فرآیند تکثیر نقش دارند. از آنجایی که DNA باکتری دو رشته ای است، باید قبل از همانندسازی تقسیم شود. این فرآیند شامل آنزیم‌های هلیکاز است که مارپیچ دوگانه را باز می‌کند و توپوایزومراز که از تشکیل فرهای ثانویه جلوگیری می‌کند. پروتئین SSB به DNA تک رشته ای متصل می شود و از تا شدن مجدد آن به یک مارپیچ مضاعف جلوگیری می کند. در نتیجه یک چنگال همانند سازی تشکیل می شود. سنتز زنجیره های DNA جدید توسط آنزیم DNA پلیمیراز انجام می شود. برای انجام واکنش پلیمریزاسیون نوکلئوتیدها بر روی الگوی زنجیره اصلی، پلیمراز به یک آغازگر نیاز دارد. پرایمر یک زنجیره نوکلئوتیدی RNA کوتاه، مکمل رشته الگو، با انتهای 3/- آزاد است. پس از شروع سنتز رشته DNA، پرایمر RNA حذف می شود. از آنجایی که رشته‌های DNA در یک دوبلکس ضد موازی هستند، جهت باز شدن رشته دوتایی تنها با جهت سنتز DNA در یک الگو منطبق است که به آن الگوی پیشرو می‌گویند. روی رشته مکمل، DNA در قطعات کوتاهی سنتز می شود که متعاقباً توسط لیگازهای DNA به یک رشته دوخته می شود. فرآیند تکثیر DNA باکتری تا زمانی که تمام DNA دو برابر شود ادامه می یابد.

زمانی که باکتری ها به محیط غذایی اضافه می شوند رشد کرده و تکثیر می شوند تا اینکه محتوای یکی از اجزای ضروری محیط به حداقل برسد و پس از آن رشد و تولیدمثل متوقف می شود. اگر مواد مغذی را اضافه نکنیم و محصولات نهایی متابولیسم را حذف نکنیم، کشت باکتریایی آماری دریافت می کنیم.

مراحل تولید مثل باکتری:

1. اولیه(فاز تاخیر) دوره زمانی از لحظه تلقیح باکتری ها تا شروع رشد آنها را پوشش می دهد. مدت آن به طور متوسط ​​2-5 ساعت است و به ترکیب ماده غذایی بستگی دارد.

2. نماییفاز (لگاریتمی). با حداکثر نرخ ثابت تقسیم سلولی مشخص می شود. این سرعت به نوع باکتری و محیط غذایی بستگی دارد. مدت زمانی که طول می کشد تا سلول ها دو برابر شوند، زمان تولید نامیده می شود. این زمان از چند دقیقه تا چند ساعت متغیر است.

3. ثابتفاز زمانی رخ می دهد که تعداد سلول ها از افزایش باز می ایستد. با کاهش غلظت مواد مغذی در محیط غذایی، کاهش فشار جزئی اکسیژن و تجمع محصولات سمی متابولیک، سرعت رشد باکتری ها کاهش می یابد. مدت زمان فاز ساکن چندین ساعت است و به نوع باکتری بستگی دارد.

4. مرحله از بین رفتنبه دلیل تجمع محصولات متابولیک اسیدی یا در نتیجه اتولیز تحت تأثیر آنزیم های خود رخ می دهد. مدت زمان این مرحله از ده ساعت تا چند هفته متغیر است.

3.2. محیط های غذایی، اصول طبقه بندی آنها، الزامات محیط های غذایی، شرایط برای کشت میکروارگانیسم ها.

اساس کار باکتری شناسی محیط های غذایی است که اغلب نتایج مطالعه را با کیفیت آنها تعیین می کند.

الزامات اساسی برای محیط های غذایی:

1. محیط کشت باید حاوی تمام مواد مغذی لازم برای تغذیه میکروب باشد. ارزش غذایی دارند

2. رطوبت کافی داشته باشد

3. دارای pH بهینه (7.2-7.6) اسیدیته محیط.

4. ایزوتونیک باشد (غلظت NaCl 0.87%)، برای باکتری های هالوفیل غلظت نمک 1% یا بیشتر است.

5. داشتن پتانسیل الکترونیکی بهینه، نشان دهنده محتوای اکسیژن محلول در محیط است. برای هوازی باید زیاد و برای بی هوازی کم باشد.

6. شفاف باشد تا رشد باکتری به خصوص در محیط های مایع قابل مشاهده باشد.

7. استریل باشد (به طوری که باکتری دیگری وجود نداشته باشد).

برای تهیه مواد مغذی از محصولات با منشاء حیوانی (گوشت، ماهی، خون، تخم مرغ، شیر) و محصولات با منشاء گیاهی (سیب زمینی) استفاده می شود. مواد مغذی مصنوعی متشکل از ترکیبات شیمیایی نیز استفاده می شود.

منبع نیتروژن برای باکتری ها ترکیبات ساده آمونیوم، اسیدهای آمینه یا پپتون ها هستند. منبع کربن - شکر، الکل‌های پلی‌هیدریک، اسیدهای آلی. نیاز باکتری ها به عناصر معدنی با نمک های اضافه شده به محیط غذایی تامین می شود: NaCl، KN 2 PO 4، K 2 HPO 4.

بسته به قوام، محیط های مغذی می توانند: مایع، نیمه مایع و متراکم.چگالی محیط با افزودن آگار به دست می آید. آگار یک پلی ساکارید است که از جلبک ها به دست می آید. در دمای 100 درجه سانتیگراد ذوب می شود، در دمای 45-50 درجه سانتیگراد سرد می شود. برای محیط های نیمه مایع، آگار با غلظت 0.5٪، برای محیط های متراکم - 1.5-2٪ اضافه می شود. محیط های مایع حاوی آگار آگار نیستند.

ترکیب محیط های غذایی می تواند باشد ساده و پیچیده. محیط های ساده شامل پپتون واتر، آبگوشت پپتون گوشت، پپتون آگار گوشت، هاتینگر آگار است. پیچیده ها ساده هستند با افزودن یک جزء تغذیه ای اضافی (شکر، آب پنیر، آبگوشت های صفراوی، خون، آب پنیر، آگارهای زرده نمک، کیت تاروزی، محیط کشت ویلسون بلر).

بسته به هدف محیط، آنها به موارد زیر تقسیم می شوند:

1. هدف کلی -برای کشت بیشتر باکتری ها (میت پپتون آگار، خون آگار).

2. هدف ویژه:

الف) محیط های انتخابی- اینها محیط هایی هستند که یک میکروارگانیسم خاص روی آنها رشد می کند. به عنوان مثال از آگار قلیایی با pH 9 برای جداسازی ویبریو کلرا استفاده می شود.

ب)با مراحل غنی سازی- اینها محیط هایی هستند که رشد یک میکروارگانیسم خاص را تحریک می کنند و از رشد دیگران جلوگیری می کنند. به عنوان مثال، محیط های منیزیم و سلنیت رشد باکتری های جنس سالمونلا را تحریک کرده و رشد باکتری E.coli را مهار می کنند.

ج) محیط های تشخیص افتراقیبرای مطالعه فعالیت آنزیمی باکتری ها (Hiss Medium) استفاده می شود.

د) محیط های غذایی ترکیبییک محیط انتخابی که رشد فلور همراه را سرکوب می کند و یک محیط تشخیص افتراقی (محیط پلوسکیرو برای جداسازی شیگلا، آگار بیسموت سولفیت برای سالمونلا) ترکیب کنید. هر دوی این محیط ها رشد باکتری E.coli را مهار می کنند.

برای افتراق باکتری های پروتوتروف و اکسوتروف از محیط های انتخابی استفاده می شود. پروتوتروف ها در محیطی که فقط حاوی نمک و کربوهیدرات است رشد می کنند، زیرا خود قادر به سنتز متابولیت های مورد نیاز برای توسعه هستند. اکسوتروف ها به محیط های حاوی اسیدهای آمینه خاص، ویتامین ها نیاز دارند. عوامل رشد.

تهیه محیط های غذایی یکی از مهم ترین و دشوارترین زمینه های کار باکتری شناسی است.

در حال حاضر، صنعت پزشکی تولید رسانه های کنسرو شده را سازماندهی کرده است. مواد مغذی خشک در شیشه های پلاستیکی با درب های محکم برای اطمینان از مهر و موم هوا وجود دارد.

شرایط پرورش باکتری:

1. در دسترس بودن یک محیط غذایی کامل.

2. دمای کشت معین (دمای بهینه 37 0 C).

3. فضای کشت معین. هوازی های سخت به اکسیژن نیاز دارند، بنابراین روی سطح ظروف پتری آگار یا در یک لایه نازک بالای محیط مایع به خوبی رشد می کنند. برای رشد هوازی ها در لایه عمیق یک محیط مایع، لازم است به طور مداوم محیط های غذایی مخلوط یا تکان داده شود تا اکسیژن در کل حجم محیط توزیع شود. برای بی هوازی اختیاری نیز از همین روش ها استفاده می شود. میکروآئروفیل ها با کاهش فشار جزئی اکسیژن تکثیر می شوند. غلظت CO 2 باید 1-5٪ باشد. برای این کار از انکوباتورهای مخصوص CO 2 استفاده می شود و یا محصولات در خشک کن هایی که شمع داغ در آن تعبیه شده است قرار می گیرند. برای رشد بی هوازی های اجباری، لازم است دسترسی به اکسیژن حذف شود. برای انجام این کار، مواد کاهنده اکسیژن (اسید تیوگلیکولیک) را به محیط های غذایی اضافه کنید، محیط های غذایی مایع را از اکسیژن هوا با جوشاندن آنها بازسازی کنید، از جاذب های اکسیژن با قرار دادن آنها در ظروف "گازپک" دربسته شده استفاده کنید و از مواد بی هوا استفاده کنید.

4. زمان کشت (18-48 ساعت). برای کشت مایکوباکتریوم توبرکلوزیس (3-4 هفته).

5. نورپردازی. نور برای رشد باکتری های فوتوتروف مورد نیاز است.

در شرایط صنعتی برای به دست آوردن بیومس از باکتری ها یا قارچ ها به منظور به دست آوردن آنتی بیوتیک ها، واکسن ها و داروهای تشخیصی، کشت در دستگاه (فرمانتر) با رعایت دقیق پارامترهای بهینه برای رشد و تکثیر محصولات انجام می شود.

تغذیه باکتری ها

تغذیه به فرآیندهای ورود و خروج مواد مغذی به داخل و خارج سلول ها اشاره دارد. تغذیه در درجه اول تولید مثل سلولی و متابولیسم را تضمین می کند.

مواد مغذی ضروری عبارتند از: کربن، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، منیزیم، کلسیم. علاوه بر ارگانوژن ها، عناصر ریز ضروری هستند. آنها فعالیت آنزیمی را فراهم می کنند. اینها روی، منگنز، مولیبدن، کبالت، مس، نیکل، تنگستن، سدیم، کلر هستند.

باکتری ها منابع مختلفی از مواد مغذی دارند.

بسته به منبع کربن، باکتری ها به موارد زیر تقسیم می شوند: 1) اتوتروف (استفاده از مواد معدنی - CO 2). 2) هتروتروف ها (استفاده از C-هگزوزهای آلی، الکل های پلی هیدریک، اسیدهای آمینه).

فرآیندهای تغذیه باید انرژی مورد نیاز سلول باکتری را تامین کند. بر اساس منابع انرژی، میکروارگانیسم ها به موارد زیر تقسیم می شوند: 1) فوتوتروف - منبع انرژی خورشیدی است. 2) کموتروف ها - از طریق واکنش های ردوکس انرژی دریافت می کنند. 3) کمولیتوتروف ها - از ترکیبات معدنی استفاده کنید. 4) chemoorganotrophs - از مواد آلی استفاده کنید.

میکروبیولوژی پزشکی باکتری هایی را که هتروکموارگانوتروف هستند مطالعه می کند.

فاکتورهای رشد باکتریایی ویتامین ها، اسیدهای آمینه، بازهای پورین و پیریمیدین هستند که وجود آنها رشد را تسریع می کند. در بین باکتری ها وجود دارد: 1) پروتوتروف ها (می توانند خود مواد لازم را سنتز کنند). 2) اکسوتروف ها (نیاز به فاکتورهای رشد).

میکروارگانیسم‌ها مواد مغذی را به شکل مولکول‌های کوچک جذب می‌کنند، بنابراین پروتئین‌ها، پلی‌ساکاریدها و سایر بیوپلیمرها تنها پس از شکسته شدن توسط اگزونزیم‌ها به ترکیبات ساده‌تر می‌توانند به عنوان منابع تغذیه عمل کنند.

مسیرهای ورود متابولیت ها و یون ها به سلول میکروبی: I. انتقال غیرفعال (بدون هزینه انرژی): انتشار ساده. 2) انتشار تسهیل شده (در امتداد گرادیان غلظت، با کمک پروتئین های حامل). II. حمل و نقل فعال (با مصرف انرژی، در برابر گرادیان غلظت؛ در این مورد، سوبسترا با یک پروتئین حامل در سطح غشای سیتوپلاسمی تعامل می کند).

نسخه های تغییر یافته ای از حمل و نقل فعال وجود دارد - انتقال گروه های شیمیایی. آنزیم های فسفریله به عنوان پروتئین های حامل عمل می کنند، بنابراین سوبسترا به شکل فسفریله منتقل می شود. این انتقال یک گروه شیمیایی را جابجایی می نامند.

مفاهیم رشد و تولید مثل باکتری ها

برای تشخیص میکروبیولوژیک، مطالعه میکروارگانیسم ها و برای اهداف بیوتکنولوژیکی، میکروارگانیسم ها بر روی محیط های غذایی مصنوعی کشت می شوند.

زیر رشد باکتریافزایش توده سلولی را بدون تغییر تعداد آنها در یک جمعیت در نتیجه بازتولید هماهنگ همه اجزا و ساختارهای سلولی درک کنند. افزایش تعداد سلول ها در جمعیت میکروارگانیسم ها با این اصطلاح مشخص می شود "تولید مثل".با زمان تولید (فاصله زمانی که در طی آن تعداد سلول ها دو برابر می شود) و مفهومی مانند غلظت باکتری (تعداد سلول ها در 1 میلی لیتر) مشخص می شود.

برخلاف چرخه تقسیم میتوزی در یوکاریوت ها، تولید مثل بیشتر پروکاریوت ها (باکتری ها) با شکافت دوتایی و اکتینومیست ها با جوانه زدن اتفاق می افتد. علاوه بر این، همه پروکاریوت ها در حالت هاپلوئید وجود دارند، زیرا مولکول DNA در سلول به صورت منفرد نشان داده می شود.

جمعیت باکتریایی

هنگام مطالعه روند تولید مثل باکتری ها، باید در نظر داشت که باکتری ها همیشه به شکل جمعیت های کم و بیش متعدد و توسعه جمعیت باکتریاییدر یک محیط غذایی مایع در کشت دسته ای می توان به عنوان یک سیستم بسته در نظر گرفت. در این فرآیند 4 مرحله وجود دارد:

• 1- اولیه،یا فاز تاخیریا فاز تولید مثل با تاخیر- با شروع رشد شدید سلولی مشخص می شود، اما میزان تقسیم آنها کم است.
• دوم - لگاریتمییا فاز لاگ،یا فاز نمایی،- با حداکثر نرخ ثابت تقسیم سلولی و افزایش قابل توجهی در تعداد سلول ها در جمعیت مشخص می شود.
• سوم - فاز ثابت- زمانی اتفاق می‌افتد که تعداد سلول‌ها در یک جمعیت افزایش نمی‌یابد. این به دلیل این واقعیت است که بین تعداد سلول های تازه تشکیل شده و سلول های در حال مرگ تعادل ایجاد می شود. تعداد سلول های باکتریایی زنده در یک جمعیت در واحد حجم محیط غذایی در فاز ساکن به عنوان غلظت M تعیین می شود. این شاخص یک ویژگی مشخصه برای هر نوع باکتری است.
• چهارم - مرحله مرگ (مرگ لگاریتمی)- با غلبه تعداد سلول های مرده در جمعیت و کاهش تدریجی تعداد سلول های زنده جمعیت مشخص می شود. توقف رشد در تعداد (تولید) جمعیتی از میکروارگانیسم ها به دلیل تخلیه ماده مغذی و / یا تجمع محصولات متابولیک سلول های میکروبی در آن رخ می دهد. بنابراین، با حذف محصولات متابولیک و/یا جایگزینی محیط غذایی، تنظیم انتقال جمعیت میکروبی از فاز ساکن به مرحله مرگ، می توان یک سیستم بیولوژیکی باز ایجاد کرد که تمایل به حذف تعادل دینامیکی در سطح معینی دارد. توسعه جمعیت

این فرآیند رشد میکروارگانیسم ها نامیده می شود کشت جریانی (فرهنگ مستمر).رشد در یک کشت مداوم، به دست آوردن توده های زیادی از باکتری ها در جریان کشت جریانی در دستگاه های خاص (شیموستات ها و turbidistats) را ممکن می کند و در تولید واکسن ها و همچنین در بیوتکنولوژی برای تولید مواد فعال بیولوژیکی مختلف تولید شده توسط میکروارگانیسم ها استفاده می شود. .

برای مطالعه فرآیندهای متابولیک در طول چرخه تقسیم سلولی نیز می توان از آن استفاده کرد فرهنگ های همزمان- چنین کشت های باکتریایی که همه اعضای جمعیت آنها در یک مرحله از چرخه هستند. این امر با استفاده از روش های خاص کشت حاصل می شود.

با این حال، پس از چندین تقسیم همزمان، سوسپانسیون سلولی هماهنگ شده به تدریج به تقسیم ناهمزمان باز می گردد، به طوری که تعداد سلول ها دیگر نه به صورت پلکانی، بلکه به طور مداوم افزایش می یابد.

مستعمرات

هنگامی که در محیط های جامد مواد مغذی کشت می شوند، باکتری ها تشکیل می شوند مستعمرات- مجموعه ای از باکتری های همان گونه که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است، که اغلب فرزندان یک سلول هستند.

کلنی های باکتری از گونه های مختلف متفاوت است:

• شکل؛
• اندازه؛
• شفافیت؛
• رنگ؛
• ارتفاع؛
• ماهیت سطح و لبه ها؛
• ثبات.

ماهیت کلونی ها یکی از ویژگی های طبقه بندی باکتری ها است.

فرآیندهای شدید آنابولیسم و ​​کاتابولیسم در سلول منجر به رشد سریع سلول می شود.

رشد باکتری عبارت است از افزایش منظم تعداد و اندازه تمام اجزای سلول، مشروط به وجود تمام عناصر شیمیایی لازم، که منجر به افزایش جرم آن می شود. بسترهای مواد مغذی باید حاوی این عناصر به شکل قابل دسترسی متابولیک باشند. رشد سلولی نامحدود نیست. پس از رسیدن به اندازه بحرانی، سلول دچار تقسیم یا تولید مثل می شود.

بیشتر باکتری ها با شکافت دوتایی عرضی یا سیتوکینز تقسیم می شوند. در اکثر باکتری های گرم مثبت، تقسیم از طریق سنتز یک سپتوم عرضی که از محیط به مرکز کشیده می شود، رخ می دهد. سلول های اکثر باکتری های گرم منفی با انقباض تقسیم می شوند. فرآیند تقسیم تقریباً در فواصل زمانی مساوی (از چند دقیقه تا چند روز) تکرار می شود که یک ویژگی ژنتیکی فردی گونه های میکروبی است. در نتیجه تولید مثل، تعداد سلول ها در جمعیت به شدت افزایش می یابد.

تولیدمثل یا تولید مثل در باکتری ها تقسیم DNA نوکلوئیدی ابرپیچیده به دو رشته دختر است که هر کدام توسط یک رشته مکمل تکمیل شده و تشکیل دو سلول دختر به طور همزمان اتفاق می افتد (روش نیمه محافظه کارانه).

تولید مثل مشخص می شود زمان نسل(فاصله زمانی که در طی آن تعداد سلول ها دو برابر می شود) و مفهومی مانند غلظت باکتری(تعداد سلول در 1 میلی لیتر).

هنگامی که باکتری ها به یک محیط غذایی وارد می شوند، رشد می کنند و تا زمانی که محتوای هر یک از اجزای ضروری محیط به حداقل برسد، تکثیر می شوند و پس از آن رشد و تولیدمثل متوقف می شود. اگر در تمام این مدت مواد مغذی را اضافه نکنیم و محصولات نهایی متابولیسم را حذف نکنیم، به دست می آوریم کشت استاتیک باکتریاییکشت ایستا ( دسته ای) باکتری مانند یک ارگانیسم چند سلولی با محدودیت رشد ژنتیکی رفتار می کند. اگر نموداری با زمان بر روی محور آبسیسا و تعداد سلول‌های روی محور مختصات بسازیم، منحنی‌ای به دست می‌آوریم که وابستگی تعداد سلول‌های تشکیل‌شده به زمان تولید مثل را توصیف می‌کند که به آن می‌گویند. منحنی رشد

منحنی رشد باکتری ها در یک محیط غذاییدر این منحنی، می توان چندین فاز را متمایز کرد که در یک دنباله خاص جایگزین یکدیگر می شوند (شکل 11):

1. مرحله اولیه - تاخیر(انگلیسی) تاخیر- عقب ماندن). بازه زمانی بین تلقیح باکتری ها و شروع تولید مثل را پوشش می دهد. مدت آن به طور متوسط ​​5-2 ساعت است و به ترکیب محیط غذایی و سن محصول در حال کاشت بستگی دارد. در طول فاز تاخیر، سلول های باکتریایی با شرایط کشت جدید سازگار می شوند و آنزیم های القایی سنتز می شوند.

2. فاز نمایی (لگاریتمی).با حداکثر نرخ ثابت تقسیم سلولی مشخص می شود، مرحله ای از رشد هندسی با افزایش شدید جمعیت میکروارگانیسم ها (2 در درجه n). سرعت تولید مثل بستگی به نوع باکتری و محیط غذایی دارد. زمان دوبرابر شدن سلول نامیده می شود زمان نسل،که بسته به نوع کشت باکتری متفاوت است: در باکتری های جنس سودوموناسبرابر با 14 دقیقه است و مایکوباکتریوم 18 - 24 ساعت اندازه سلولها و محتوای پروتئین در آنها در مرحله نمایی ثابت می ماند. کشت باکتری در این مرحله از سلول های استاندارد تشکیل شده است.

برنج. 11. مراحل تولید مثل باکتری

3. فاز ثابت(مرحله تعادل تولید مثل و مرگ سلول های میکروبی). زمانی اتفاق می‌افتد که تعداد سلول‌ها متوقف شود. از آنجایی که سرعت رشد به غلظت مواد مغذی بستگی دارد، هنگامی که محتوای مواد غذایی در محیط غذایی کاهش می یابد، سرعت رشد نیز کاهش می یابد. کاهش سرعت رشد نیز به دلیل تراکم بالای سلول های باکتریایی، کاهش فشار جزئی اکسیژن و تجمع محصولات متابولیک سمی رخ می دهد. مدت زمان فاز ساکن چندین ساعت است و به نوع باکتری و ویژگی های کشت آنها بستگی دارد.

4-مرحله برگشتنیا مرگ - کاهش اندازه جمعیت به دلیل کاهش و عدم وجود شرایط برای تولید مثل میکروارگانیسم ها. به دلیل تجمع محصولات متابولیک اسیدی یا در نتیجه اتولیز تحت تأثیر آنزیم های خود رخ می دهد. مدت زمان این مرحله از ده ساعت تا چند هفته متغیر است.

این پویایی برای محصولات دوره ای با کاهش تدریجی مواد مغذی و تجمع متابولیت ها معمول است. حضور ثابت جمعیت باکتری در فاز رشد لگاریتمی در کشت مداوم مشاهده می شود که با دوز تدریجی مواد مغذی، کنترل تراکم سوسپانسیون باکتریایی و حذف متابولیت ها حاصل می شود. این فرآیند رشد میکروارگانیسم ها نامیده می شود کشت جریانی (فرهنگ مستمر).رشد در یک کشت مداوم، به دست آوردن توده های زیادی از باکتری ها در جریان کشت جریانی در دستگاه های خاص (شیموستات ها و turbidistats) را ممکن می کند و در تولید واکسن ها و همچنین در بیوتکنولوژی برای تولید مواد فعال بیولوژیکی مختلف تولید شده توسط میکروارگانیسم ها استفاده می شود. .