Bakterilerin büyümesi ve çoğalması. Üreme aşamaları

Bir bakteri hücresinin büyümesi, beslenme sırasında hücresel materyalin sentezinin bir sonucu olarak ortaya çıkan sitoplazma kütlesindeki bir artış olarak anlaşılmalıdır. Bakteri popülasyonunun büyümesi 4 aşamadan geçer: 1) gecikme aşaması, 2) üstel veya logaritmik aşama, 3) sabit aşama, 4) ölme aşaması.

LAG FAZI (4 -5 saat) Tohumun ortama verilmesinden sonra meydana gelir. Bu, enzim-substrat reaksiyonunun daha sonra uygulanması için ekzo- ve endoenzimlerin diferansiyel aktivasyonunun meydana geldiği, bakterilerin besin ortamına adaptasyon dönemidir. Stabil DNA içeriği ile bakteriyel protein ve RNA'da keskin bir artış olur.

LAG FAZI (4 -5 saat) Gecikme fazının süresi genellikle kısadır, saat cinsinden ölçülür ve bakteri türüne, belirli bir ortamdaki aşılamanın çokluğuna, kültürün durumuna, yetiştirme için kullanılan sıcaklığa, ve besin ortamının bileşimi. Gecikme aşamasında görünür büyüme belirtilerinin yokluğunda, biyokütlede bir artış meydana gelir ve bunun sonucunda bakteri hücresinin boyutu birkaç kez artar.

LAG FAZI (4 -5 saat) Belirli bir boyuta ulaşan, gerekli miktarda protein, RNA ve DNA'yı “biriktiren”, ekso ve endoenzimleri aktive eden bakteri hücresi aktif olarak bölünmeye başlar. Bakteriler enine hücre bölünmesiyle çoğalırlar.

LOGARİTMİK BÜYÜME AŞAMASI (5 - 6 saat) Ana hücrenin ikili olarak iki yavru hücreye bölünmesiyle gerçekleştirilen üreme aşamasıdır. “Bakteri hücrelerinin giderek hızlanan ikili bölünmesinin zincirleme reaksiyonu, besin ortamındaki bakteri kütlesinde hızlı bir artışa, enerji substratının yoğun tüketimine ve bakteriyel metabolik ürünlerin birikmesine yol açar.

SABİT BÜYÜME AŞAMASI Sonuç olarak çevre, bakterilerin daha fazla büyümesi ve çoğalması için giderek daha elverişsiz hale gelir. Durağan faz sırasında üreme hızı sabit kalır. Yetiştirilen bakteri türüne bağlı olarak uzun süre dayanabilir ve sonrasında dördüncü aşamaya geçilir:

ÖLÜM AŞAMASI Ölme aşaması, bakteri hücrelerinin logaritmik bir şekilde ilerleyici ölümü ile karakterize edilir. Bu aşamanın süresi 48 saatten birkaç haftaya kadar değişir.

Sıvı besin ortamında bakteri üremesinin doğası farklıdır - besin ortamının yaygın bulanıklığı, - bir film veya tortu oluşumu (alt büyüme), - bir "pamuk yünü yumağı" şeklinde büyüme. Sıvı besin ortamındaki büyüme modeli bakterileri ayırt etmek için kullanılır.

Besleyici ortam Bakterilerin laboratuvar koşullarında yetiştirilmesi için çeşitli bileşimlerdeki yapay besin ortamları kullanılır. İlk ürünler (birincil) için geleneksel veya basit besin ortamları (et pepton agar, et pepton suyu) kullanılır. Karmaşık ortamlar, seçici ve ayırıcı tanısal besin ortamlarını içerir.

Besleyici ortam Seçmeli ortam yalnızca belirli türde mikroorganizmaların büyümesini sağlarken, beraberindeki mikroflora özel katkı maddeleri ile baskılanır. Ayırıcı tanısal besin ortamları, mikroorganizmaların biyokimyasal özelliklerini incelemek ve bakterileri enzimatik aktiviteye göre ayırt etmeyi mümkün kılmak için kullanılır.

MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI Yeni bakteri türleri araştırılıp tanımlandıkça, yeni oluşturulan her sınıflandırma bilimin gelişmişlik düzeyini yansıtıyordu. Mikroorganizmaların sınıflandırılması, yani bilinen tüm türlerin sistematizasyonu bir takım özelliklere dayanıyordu:

Bir mikroorganizmayı belirleme sırası I. Hangi krallığa aittir - prokaryotlar veya ökaryotlar II. Ana kategorilerden hangisine aittir: 1. Hücre duvarlarına sahip Gram negatif öbakteriler. 2. Hücre duvarlı gram pozitif öbakteriler. 3. Hücre duvarı olmayan öbakteriler. 4. Arkebakteriler.

Toplam 35 mikroorganizma grubu bilinmektedir III. Mikroorganizma 4 kategoride hangi gruba aittir: 1. Spiroketler 2. Aerobik/mikroaerofilik, hareketli, spiral şekilli/, vibroid, gram-negatif bakteriler. 3. Hareketsiz gram negatif, kavisli bakteriler. 4. Gram-negatif, anaerobik, mikroaerofilik çubuklar ve koklar.

I. hücre duvarına sahip gram-negatif öbakteriler 5. Fakültatif anaerobik, gram-negatif çubuklar. 6. Gram negatif, anaerobik, düz, kavisli ve spiral çubuklar. 7. Sülfat veya kükürtün ayrıştırıcı indirgenmesini gerçekleştiren bakteriler. 8. Anaerobik gram-negatif koklar. 9. Rickettsia ve klamidya.

I. hücre duvarına sahip gram-negatif öbakteriler 10. Anoksijenik fototrofik bakteriler. 11. Oksijenik fototrofik bakteriler. 12. Aerobik kemolitotrofik bakteriler. 13. Tomurcuklanan ve/veya aşırı büyüme oluşturan bakteriler. 14. Kapaklı bakteriler. 15. Meyve veren gövdeler oluşturmayan, fotosentetik olmayan kayan bakteriler. 16. Meyve veren gövdeleri oluşturan kayan bakteriler.

II. Hücre duvarlarına sahip gram pozitif öbakteriler. 1. Gram pozitif koklar. 2. Endosporları oluşturan gram pozitif çubuklar ve koklar. 3. Spor oluşturmayan ve düzenli şekilli gram pozitif çubuklar. 4. Spor oluşturmayan, düzensiz şekilli gram pozitif çubuklar. 5. Mikobakteriler. 6. Aktinomisetler.

IV. Arkebakteriler. 1. Metanojenler. 2. Sülfat azaltıcı arkea. 3. Son derece halofilik arkebakteriler. 4. Hücre duvarı olmayan arkebakteriler. 5. S'yi metabolize eden aşırı termofiller ve hipertermofiller

Bir mikroorganizmayı tanımlama sırası IV. Mikroorganizma hangi cinse aittir? V. Mikroorganizma hangi aileye aittir? VI. Ne tür bir mikroorganizmadır?

Mikroorganizmanın taksonomik adının oluşturulması. 1. KRALLIK 2. KATEGORİ. 3. GRUP. 4. ÇUBUK. 5. AİLE. 6. GÖRÜNTÜLE

Mikroorganizmaların modern sınıflandırmasının avantajları Bugüne kadar oluşturulan filogenetik sistematizasyon, tek bir özelliğe dayalı sınıflandırmanın tüm avantaj ve dezavantajlarına sahiptir. Avantajları arasında dünya çapındaki çeşitli laboratuvarlarda elde edilen sonuçların neredeyse tam özdeşliği yer almaktadır. Tür kimliğini belirlemek için ayrıca tip suşları kullanarak DNA-DNA homolojisinin derecesini de değerlendirmeye başladılar.

Mikroorganizmaların mevcut sınıflandırmasının dezavantajları. Mevcut sınıflandırmanın dezavantajı bakterilerin fonksiyonları hakkında fikir vermemesidir. Bu nedenle fenotipik veya fonksiyonel bir sınıflandırmanın oluşturulması artık pratik mikrobiyologlar için büyük önem taşımaktadır. Mikroorganizmaların taksonomik konumunu hızlı bir şekilde belirlemek için Bergey Belirleyicisini kullanın. Bu referans yayını, yeni izolat gruplarıyla sürekli olarak güncellenmekte ve periyodik olarak yeniden basılmaktadır. Artık 11. baskısı günceldir.

Mikroorganizmaların modern bir sınıflandırmasının oluşturulması. Şu andaki aşamada, ekilmemiş olanlar da dahil olmak üzere prokaryotların filogenetik pozisyonunun tanımlanması, 16 S r RNA'nın nükleotid dizileri temelinde geliştirilmektedir. Geliştirilmiş sıralama ve veri işleme teknikleri, bu yaklaşımı pratikte yeni organizmaların cinsini belirlemenin alternatifi haline getirmemiştir. Anaerob araştırmalarındaki ilerlemeler sayesinde, son 50 yılda yeni bakteriyel taksonların tanımlanması çok hızlı bir şekilde gerçekleşmiştir.

Sınıflandırma ve tanımlama arasındaki fark Mikrobiyolojide sınıflandırmalara ek olarak izole edilmiş bakteri kültürlerini tanımlamaya yönelik şemalar da vardır. Bir tanımlama şeması oluşturmak için, mikroorganizmaların belirlenmesi kolay özelliklerini seçin ve sınıflandırma için genellikle karmaşık yöntemlerin kullanılması gerekir. Bu durumda, tanımlama şeması az sayıda özellik içermelidir ve taksonomik belirleme için sınıflandırmada mümkün olduğu kadar çok özellik kullanılmalıdır.

İLGİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ. “MİKROORGANİZMALARIN BÜYÜMESİ VE ÜREMESİ” KONUSUNDA MİKROBİYOLOJİ 3. DERSİNİ DİNLEDİNİZ. MİKROORGANİZMALARIN EVRİMİ VE SINIFLANDIRILMASI".

Bakterilerin büyümesi ve çoğalması. Üreme mekanizması ve hızı. Mikrobiyal üremenin aşamaları.

Parametre adı	Anlam
Makale konusu:	Bakterilerin büyümesi ve çoğalması. Üreme mekanizması ve hızı. Mikrobiyal üremenin aşamaları.
Değerlendirme listesi (tematik kategori)	Kültür

1. Bakteriyel büyüme ve üreme kavramları

2. Bakteri popülasyonu

3. Koloniler

1 . Mikrobiyolojik teşhis, mikroorganizmaların incelenmesi ve biyoteknolojik amaçlar için mikroorganizmalar yetiştiriliyor yapay besin ortamlarında.

Altında Bakteriyel büyüme anlamak popülasyondaki sayılarını değiştirmeden hücre kütlesinde artış tüm hücresel bileşenlerin ve yapıların koordineli bir şekilde çoğaltılmasının bir sonucu olarak.
ref.rf'de yayınlandı
Mikroorganizma popülasyonundaki hücre sayısının arttırılması terimiyle gösterilir "üreme". Karakteristiktir Nesil zamanı(hücre sayısının iki katına çıktığı zaman aralığı) ve gibi bir kavram bakteri konsantrasyonu(1 ml'deki hücre sayısı).

Ökaryotlardaki mitotik bölünme döngüsünün aksine, prokaryotların (bakterilerin) çoğunun üremesi gerçekleşir. ikili bölünme yoluyla, ve aktinomisetler - tomurcuklanan. Ancak tüm prokaryotlar mevcuttur haploit bir durumda,Çünkü DNA molekülü hücrede tekil olarak temsil edilir.

2. Bakteriyel üreme sürecini incelerken şunu dikkate almak son derece önemlidir: Bakteriler her zaman az ya da çok sayıda popülasyon halinde bulunurlar. ve gelişim bakteri popülasyonu kesikli kültürde sıvı bir besin ortamında şu şekilde düşünülebilir: kapalı sistem.

Bu süreçte 4 aşama var:

‣‣‣ 1 inci - ilk, veya gerileme anı veya gecikmiş üreme aşaması - karakterize edilmiş yoğun hücre büyümesinin başlangıcı, Ancak bölünme oranı düşük kalıyor;

‣‣‣ 2. - logaritmik veya günlük aşaması, veya üstel aşama, - karakterize edilmiş sabit bir maksimum hücre bölünmesi oranı ve popülasyondaki hücre sayısında önemli bir artış;

‣‣‣ 3 üncü - durağan faz - ne zaman gelir popülasyondaki hücre sayısı artmayı bırakır. Bunun nedeni, yeni oluşan ve ölen hücrelerin sayısı arasında bir denge oluşmasıdır. Sabit fazdaki besin ortamının birim hacmi başına bir popülasyondaki canlı bakteri hücrelerinin sayısı şu şekilde gösterilir: M-konsantrasyon. Bu gösterge her bakteri türü için karakteristik bir özelliktir;

‣‣‣ 4. - ölme aşaması (logaritmik ölüm) - karakterize edilmiş popülasyonda ölü hücre sayısının baskınlığı ve popülasyondaki canlı hücrelerin sayısında giderek azalma. Bir mikroorganizma popülasyonunun sayısındaki (üreme) büyümenin durması, besin ortamının tükenmesi ve/veya mikrobiyal hücrelerin metabolik ürünlerinin burada birikmesi nedeniyle meydana gelir. Bu nedenle, metabolik ürünlerin uzaklaştırılması ve/veya besin ortamının değiştirilmesiyle, mikrobiyal popülasyonun durağan fazdan ölmekte olan faza geçişini düzenleyerek, açık biyolojik sistem Belirli bir nüfus gelişimi düzeyinde dinamik dengeyi ortadan kaldırmaya çalışmak.

Bu mikroorganizmaların büyüme sürecine genel olarak denir. akış ekimi (sürekli kültür). Sürekli bir kültürde büyüme, özel cihazlarda (kemostatlar ve türbidistatlar) akış ekimi sırasında büyük bakteri kitlelerinin elde edilmesini mümkün kılar ve aşı üretiminde ve ayrıca mikroorganizmalar tarafından üretilen çeşitli biyolojik olarak aktif maddelerin üretimi için biyoteknolojide kullanılır. .

Hücre bölünmesi döngüsü boyunca metabolik süreçleri incelemek için aşağıdakileri kullanmak da mümkündür: eşzamanlı kültürler - popülasyonun tüm üyeleri olan bu tür bakteri kültürleri döngünün bir aşamasında. Bu, özel yetiştirme yöntemleri kullanılarak elde edilir.

Bu durumda, eşzamanlı birkaç bölünmeden sonra, senkronize hücre süspansiyonu yavaş yavaş eşzamansız bölünmeye geri döner, böylece hücre sayısı daha sonra adım adım değil sürekli olarak artar.

3. Katı besin ortamlarında yetiştirildiğinde bakteri oluşur koloniler - Çıplak gözle görülebilen aynı türden bir bakteri kümesi,çoğunlukla tek bir hücrenin ürünüdür.

Farklı türlerdeki bakteri kolonileri farklıdır:

‣‣‣ şekil;

‣‣‣ boyut;

‣‣‣ şeffaflık;

‣‣‣ renk;

‣‣‣ yükseklik;

‣‣‣ yüzeyin ve kenarların doğası;

‣‣‣ tutarlılık.

Kolonilerin doğası - bakterilerin taksonomik özelliklerinden biri.

44. “Biyosfer” ve “biyosenoz” kavramlarının tanımı ve özü. Mikropların evrimi hakkında modern fikirler.

Doğada mikroorganizmalar hemen hemen her ortamda (toprak, su, hava) yaşar ve diğer canlılardan çok daha yaygın olarak bulunurlar. Gıda ve enerji kaynaklarının geri dönüşümüne yönelik mekanizmaların çeşitliliği ve dış etkenlere belirgin adaptasyon nedeniyle, mikroorganizmalar diğer yaşam formlarının yaşayamayacağı yerlerde yaşayabilir.

Çoğu organizmanın doğal yaşam alanları su, toprak ve havadır. Bitkilerde ve hayvan vücutlarında yaşayan mikroorganizmaların sayısı çok daha azdır. Mikroorganizmaların geniş dağılımı, hava ve su yoluyla yayılma kolaylığıyla ilişkilidir; özellikle tatlı su ve tuzlu su kütlelerinin yüzeyi ve tabanı ile toprağın üst katmanının birkaç santimetresi organik maddeyi yok eden mikroorganizmalarla doludur. Daha az sayıda mikroorganizma, hayvanların (örneğin, gastrointestinal sistem, üst solunum yolu) ve bitkilerin yüzeyini ve bazı iç boşluklarını kolonize eder.

Habitat alanlarında mikroorganizmalar oluşur biyosenozlar[Yunancadan biyografi, hayat, + koinos, topluluk] - belirli ve sıklıkla alışılmadık ilişkilere sahip karmaşık ilişkiler. Spesifik bir biyosinozdaki her mikrobiyal topluluk spesifik formlar oluşturur otokton mikroorganizmalar[Yunancadan otomobiller senin, + kiton,ülke, yerellik], yani belirli bir bölgeye özgü mikroplar.

simbiyoz[Yunancadan simbiyoz, birlikte yaşama] - uzun ömürlü topluluklarda mikroorganizmaların uzun süreli bir arada bulunması. Bir mikroorganizmanın konakçının (daha büyük organizma) hücrelerinin dışında yer aldığı ilişki ektosimbiyoz olarak bilinir; hücrelerin içinde lokalize olduğunda ise endosimbiyoz olarak bilinir. Tipik ektosimbiyotik mikroplar - Escherichia coli bakteri cinsleri Bakteroitler Ve Bifidobacterium, Proteus vulgaris, bağırsak mikroflorasının diğer temsilcilerinin yanı sıra. Endosimbiyozun bir örneği olarak, örneğin ilaçlara karşı bakteriyel direnç sağlayan plazmitleri düşünebiliriz. Simbiyotik ilişkiler aynı zamanda her bir ortağın elde ettiği faydalara göre de bölünür.

Karşılıkçılık[lat. karşılıklı, karşılıklı] - karşılıklı yarar sağlayan simbiyotik ilişki. Böylece mikroorganizmalar, konakçının vücudu için gerekli olan biyolojik olarak aktif maddeleri (örneğin B vitaminleri) üretir. Aynı zamanda makroorganizmalarda yaşayan endo ve ektosembiyoz ortakları olumsuz çevre koşullarından (kurutma ve aşırı sıcaklıklardan) korunur ve besinlere sürekli erişime sahiptir. Tüm karşılıklılık türleri arasında en şaşırtıcı olanı, bazı mantarların böcekler (böcekler ve termitler) tarafından yetiştirilmesidir. Bu bir yandan mantarların daha geniş bir dağılımına katkıda bulunurken, diğer yandan - o\

mj, larvalar için sürekli bir besin kaynağı sağlar. Bu, insanların yararlı bitki ve mikroorganizmalar yetiştirmesini anımsatıyor.

Kommensalizm- yalnızca bir partnerin fayda sağladığı bir tür simbiyoz (diğerine “görünür” bir zarar vermeden); Bu tür ilişkilerde yer alan mikroorganizmalar ortaktır [enlemden. hücre-,+ adam, masa; kelimenin tam anlamıyla - masa arkadaşları]. Kommensal mikroorganizmalar, "görünür" bir zarara neden olmadan insan vücudunun derisini ve boşluklarını (örneğin gastrointestinal sistem) kolonize eder; bunların bütünlüğü normal mikrobiyal floradır (doğal mikroflora). Tipik ektosimbiyotik komensal organizmalar Escherichia coli, bifidobakteriler, stafilokoklar ve laktobasillerdir. Pek çok komensal bakteri fırsatçı mikrofloraya aittir ve belirli koşullar altında makroorganizma hastalıklarına neden olma yeteneğine sahiptir (örneğin, tıbbi prosedürler sırasında kan dolaşımına girdiklerinde).

Bakterilerin büyümesi ve çoğalması. Üreme mekanizması ve hızı. Mikrobiyal üremenin aşamaları. - kavram ve türleri. "Bakterilerin büyümesi ve çoğalması. Mekanizma ve üreme hızı. Mikrobiyal üremenin aşamaları." kategorisinin sınıflandırılması ve özellikleri. 2017, 2018.

Bakteriyel büyüme - Bu, popülasyondaki birey sayısını artırmadan bakteri hücre boyutunun artmasıdır. Hücre büyümesi sınırsız değildir. Kritik büyüklüğe ulaştıktan sonra hücre bölünmeye uğrar.

Bakterilerin üremesi - Bir popülasyondaki birey sayısının artışını sağlayan bir süreçtir. Bakteriler yüksek üreme oranıyla karakterize edilir.

Büyüme her zaman üremeden önce gelir. Bakteriler, bir ana hücreden iki özdeş yavru hücrenin oluşturulduğu enine ikili bölünme yoluyla çoğalır. Çoğu gram-pozitif bakteride bölünme, çevreden merkeze doğru uzanan enine bir septumun sentezi yoluyla gerçekleşir. Gram negatif bakterilerin çoğunun hücreleri daralma yoluyla bölünür.

Bakteriyel hücre bölünmesi süreci kromozomal DNA'nın replikasyonu ile başlar. Çoğaltma, belirli bir nükleotid dizisine sahip olan ve orijin adı verilen seçilmiş bir bölgede başlar. Burada bir veya iki çoğaltma çatalı oluşabilir. Çoğaltma işleminde 20'den fazla enzim rol oynar. Bakteriyel DNA çift sarmallı olduğundan replikasyondan önce bölünmesi gerekir. Bu işlem, çift sarmalı çözen helikaz ve ikincil kıvrımların oluşumunu önleyen topoizomeraz enzimlerini içerir. SSB proteini, tek sarmallı DNA'ya bağlanarak onun çift sarmal halinde yeniden katlanmasını önler. Sonuç olarak bir çoğaltma çatalı oluşur. Yeni DNA zincirlerinin sentezi DNA polimiraz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Nükleotidlerin ana zincirin şablonu üzerindeki polimerizasyon reaksiyonunu gerçekleştirmek için polimeraz bir primer gerektirir. Primer, serbest 3/- ucu olan, şablon zincirini tamamlayan kısa bir RNA nükleotid zinciridir. DNA zinciri sentezlenmeye başladıktan sonra RNA primeri çıkarılır. Bir dubleksteki DNA iplikçikleri antiparalel olduğundan, çift iplikçiklerin çözülme yönü yalnızca öncü olarak adlandırılan bir şablon üzerindeki DNA sentezinin yönü ile çakışır. Tamamlayıcı iplikçik üzerinde, DNA kısa parçalar halinde sentezlenir ve bunlar daha sonra DNA ligazları ile tek iplikçik halinde dikilir. Bakteriyel DNA replikasyon süreci tüm DNA iki katına çıkana kadar devam eder.

Bakteriler besin ortamına eklendiğinde, ortamın gerekli bileşenlerinden birinin içeriği minimum seviyeye ulaşıncaya kadar büyür ve çoğalırlar, ardından büyüme ve üreme durur. Besinleri eklemezsek ve metabolizmanın son ürünlerini uzaklaştırmazsak istatistiksel bir bakteri kültürü elde ederiz.

Bakteri üreme aşamaları:

1. İlk(gecikme aşaması), bakterilerin aşılandığı andan büyümenin başlangıcına kadar geçen süreyi kapsar. Süresi ortalama 2-5 saattir ve besin ortamının bileşimine bağlıdır.

2. Üstel(logaritmik) faz. Sabit bir maksimum hücre bölünmesi hızı ile karakterize edilir. Bu hız bakteri türüne ve besin ortamına bağlıdır. Hücrelerin ikiye katlanması için geçen süreye nesil süresi denir. Bu süre birkaç dakikadan birkaç saate kadar değişir.

3. Sabit Aşama, hücre sayısı artmayı bıraktığında meydana gelir. Besin ortamındaki besin konsantrasyonunun azalması, kısmi oksijen basıncının azalması ve toksik metabolik ürünlerin birikmesiyle bakterilerin büyüme hızı azalır. Sabit fazın süresi birkaç saattir ve bakteri türüne bağlıdır.

4. Geri dönüş aşaması Asidik metabolik ürünlerin birikmesi nedeniyle veya kendi enzimlerinin etkisi altında otoliz sonucu oluşur. Bu aşamanın süresi on saatten birkaç haftaya kadar değişir.

3.2. Besin ortamları, sınıflandırılma prensipleri, besin ortamları için gereklilikler, mikroorganizmaların yetiştirilme koşulları.

Bakteriyolojik çalışmanın temeli, genellikle çalışmanın sonuçlarını kalitesine göre belirleyen besin ortamıdır.

Besleyici ortamlar için temel gereksinimler:

1. Kültür ortamı, mikrobu beslemek için gerekli tüm besin maddelerini içermelidir; besin değeri var.

2. Yeterli neme sahip olun

3. Ortamın optimum pH (7.2-7.6) asitliğine sahip olun.

4. İzotonik olun (NaCl konsantrasyonu %0,87), halofilik bakteriler için tuz konsantrasyonu %1 veya daha yüksektir.

5. Ortamdaki çözünmüş oksijen içeriğini gösteren optimal bir elektronik potansiyele sahip olun. Aeroblar için yüksek, anaeroblar için düşük olmalıdır.

6. Özellikle sıvı ortamlarda bakteri üremesinin görülebilmesi için şeffaf olun.

7. Steril olun (başka bakteri olmaması için).

Besleyici ortamların hazırlanması için hayvansal kökenli ürünler (et, balık, kan, yumurta, süt) ve bitkisel kökenli ürünler (patates) kullanılır. Kimyasal bileşiklerden oluşan sentetik besin ortamları da kullanılmaktadır.

Bakteriler için nitrojenin kaynağı basit amonyum bileşikleri, amino asitler veya peptonlardır; karbon kaynağı – şeker, polihidrik alkoller, organik asitler. Bakterilerin inorganik elementlere olan ihtiyacı, besin ortamına eklenen tuzlarla karşılanır: NaCl, KN2PO4, K2HPO4.

Tutarlılığa bağlı olarak besin ortamı şunlar olabilir: sıvı, yarı sıvı ve yoğun. Ortamın yoğunluğu agar eklenerek elde edilir. Agar, alglerden elde edilen bir polisakkarittir. 100 oC sıcaklıkta erir, 45-50 oC sıcaklıkta soğur. Yarı sıvı ortamlar için, yoğun ortamlar için% 0,5'lik bir konsantrasyonda agar eklenir -% 1,5-2. Sıvı besiyerleri agar-agar içermez.

Besin ortamının bileşimi şunlar olabilir: basit ve karmaşık. Basit ortamlar arasında peptonlu su, et peptonlu et suyu, et peptonlu agar, Hottinger agar bulunur. Karmaşık olanlar, ek bir besin bileşeninin (şeker, peynir altı suyu, safra et suyu, kan, peynir altı suyu, yumurta sarısı tuzu agarları, Keith-Tarozzi, Wilson-Blair ortamı) eklenmesiyle basit olanlardır.

Ortamın amacına bağlı olarak aşağıdakilere ayrılırlar:

1. Genel amaç –çoğu bakterinin yetiştirilmesi için (et pepton agar, kanlı agar).

2. Özel amaç:

a) seçmeli ortamlar– bunlar belirli bir mikroorganizmanın büyüdüğü ortamlardır. Örneğin, Vibrio cholerae'yi izole etmek için pH'ı 9 olan alkalin agar kullanılır.

B)İle zenginleştirme adımları– bunlar belirli bir mikroorganizmanın büyümesini teşvik eden, diğerlerinin büyümesini engelleyen ortamlardır. Örneğin, magnezyum ve selenit ortamı Salmonella cinsi bakterilerin büyümesini teşvik ederek E. coli'nin büyümesini engeller.

c) ayırıcı teşhis ortamları bakterilerin (Hiss ortamı) enzimatik aktivitesinin incelenmesine hizmet eder.

d) kombine besin ortamı Eşlik eden floranın büyümesini baskılayan seçici bir besiyeri ile ayırıcı tanı besiyerini (Shigella'yı izole etmek için Ploskirev besiyeri, Salmonella için bizmut-sülfit agar) birleştirin. Bu ortamların her ikisi de E. coli'nin büyümesini engeller.

Prototrofik ve oksotrofik bakterileri ayırt etmek için seçici ortam kullanılır. Prototroflar, gelişim için ihtiyaç duydukları metabolitleri kendileri sentezleyebildikleri için yalnızca tuz ve karbonhidrat içeren minimal bir ortamda büyürler. Oksotrofların belirli amino asitleri, vitaminleri içeren ortamlara ihtiyacı vardır; büyüme faktörleri.

Besleyici ortamların hazırlanması bakteriyolojik çalışmanın en önemli ve zor alanlarından biridir.

Şu anda tıp endüstrisi konserve medyanın üretimini organize etmektedir. Kuru besin ortamları, hava geçirmez bir sızdırmazlık sağlamak için sıkı oturan kapakları olan plastik kavanozlarda bulunur.

Bakteri yetiştirme koşulları:

1. Tam bir besin ortamının mevcudiyeti.

2. Belirli bir yetiştirme sıcaklığı (optimum sıcaklık 37 0 C).

3. Belirli bir uygulama atmosferi. Katı aeroblar oksijene ihtiyaç duyarlar, bu nedenle agar Petri kaplarının yüzeyinde veya sıvı ortamın ince bir üst tabakasında iyi büyürler. Sıvı bir ortamın derin tabakasında aerobların büyümesi için, oksijenin ortamın tüm hacmine dağıtılması için besin ortamını sürekli olarak karıştırmak veya çalkalamak gerekir. Fakültatif anaeroblar için aynı yöntemler kullanılır. Mikroaerofiller azaltılmış oksijen kısmi basıncında çoğalırlar. CO 2 konsantrasyonu %1-5 olmalıdır. Bunu yapmak için özel CO2 kuluçka makineleri kullanılır veya mahsuller, sıcak bir mumun yerleştirildiği kurutuculara yerleştirilir. Zorunlu anaerobların büyümesi için oksijene erişimin engellenmesi gerekir. Bunu yapmak için, besin ortamına oksijen azaltıcı maddeler (tioglikolik asit) ekleyin, sıvı besin ortamını kaynatarak hava oksijeninden yeniden oluşturun, oksijen emicileri hermetik olarak kapatılmış "gaz paketi" kaplarına yerleştirerek kullanın ve anaerostatlar kullanın.

4. Yetiştirme süresi (18-48 saat). Mycobacterium tuberculosis'in ekimi için (3-4 hafta).

5. Aydınlatma. Fototrofik bakterilerin çoğalması için ışık gereklidir.

Endüstriyel koşullarda, antibiyotik, aşı ve teşhis ilaçları elde etmek amacıyla bakteri veya mantar biyokütlesi elde etmek için, ekim, mahsullerin büyümesi ve çoğaltılması için en uygun parametrelere sıkı sıkıya bağlı kalarak aparatlarda (fermentörler) gerçekleştirilir.

Bakterilerin beslenmesi.

Beslenme, besinlerin hücrelere giriş ve çıkış süreçlerini ifade eder. Beslenme öncelikle hücre çoğalmasını ve metabolizmasını sağlar.

Temel besinler şunları içerir: karbon, oksijen, hidrojen, nitrojen, fosfor, potasyum, magnezyum, kalsiyum. Organojenlere ek olarak mikro elementler de gereklidir. Enzim aktivitesini sağlarlar. Bunlar çinko, manganez, molibden, kobalt, bakır, nikel, tungsten, sodyum, klordur.

Bakterilerin çeşitli besin kaynakları vardır.

Karbon kaynağına bağlı olarak bakteriler ikiye ayrılır: 1) ototroflar (inorganik maddeler kullanın - CO2); 2) heterotroflar (organik C-heksozlar, polihidrik alkoller, amino asitler kullanın);

Beslenme süreçleri bakteri hücresinin enerji ihtiyacını karşılamalıdır. Enerji kaynaklarına göre mikroorganizmalar ikiye ayrılır: 1) fototroflar - kaynak güneş enerjisidir; 2) kemotroflar - redoks reaksiyonları yoluyla enerji elde ederler; 3) kemolitotroflar - inorganik bileşikler kullanır; 4) kemoorganotroflar - organik maddeler kullanır.

Tıbbi mikrobiyoloji, heterokemoorganotrof olan bakterileri inceler.

Bakteriyel büyüme faktörleri, varlığı büyümeyi hızlandıran vitaminler, amino asitler, pürin ve pirimidin bazlarıdır. Bakteriler arasında şunlar bulunur: 1) prototroflar (gerekli maddeleri kendileri sentezleyebilirler); 2) oksotroflar (büyüme faktörlerine ihtiyaç duyarlar).

Mikroorganizmalar besin maddelerini küçük moleküller halinde özümserler, dolayısıyla proteinler, polisakkaritler ve diğer biyopolimerler ancak ekzoenzimler tarafından daha basit bileşiklere parçalandıktan sonra besin kaynağı olarak hizmet edebilirler.

Metabolitlerin ve iyonların mikrobiyal hücreye giriş yolları: I. Pasif taşıma (enerji maliyeti olmadan): basit difüzyon; 2) kolaylaştırılmış difüzyon (taşıyıcı proteinlerin yardımıyla bir konsantrasyon gradyanı boyunca). II. Aktif taşıma (konsantrasyon gradyanına karşı enerji tüketimi ile; bu durumda substrat, sitoplazmik membranın yüzeyindeki bir taşıyıcı protein ile etkileşime girer).

Aktif taşımanın değiştirilmiş versiyonları vardır - kimyasal grupların aktarımı. Fosforile edilmiş enzimler taşıyıcı proteinler olarak görev yapar, böylece substrat fosforile edilmiş bir biçimde taşınır. Bir kimyasal grubun bu transferine translokasyon denir.

Bakteriyel büyüme ve üreme kavramları

Mikrobiyolojik teşhis, mikroorganizmaların incelenmesi ve biyoteknolojik amaçlar için mikroorganizmalar yapay besin ortamlarında yetiştirilir.

Altında Bakteriyel büyüme Tüm hücresel bileşenlerin ve yapıların koordineli bir şekilde çoğaltılmasının bir sonucu olarak, bir popülasyondaki sayılarını değiştirmeden hücre kütlesindeki artışı anlayın. Bir mikroorganizma popülasyonundaki hücre sayısındaki artış terimi ile belirtilir. "üreme".Üretim süresi (hücre sayısının iki katına çıktığı zaman aralığı) ve bakteri konsantrasyonu (1 ml'deki hücre sayısı) gibi bir kavramla karakterize edilir.

Ökaryotlardaki mitotik bölünme döngüsünün aksine, prokaryotların (bakterilerin) çoğunun çoğalması ikili fisyonla, aktinomisetlerin üremesi ise tomurcuklanmayla gerçekleşir. Dahası, DNA molekülü hücrede tekil olarak temsil edildiğinden, tüm prokaryotlar haploid bir durumda bulunur.

Bakteri popülasyonu

Bakteriyel üreme sürecini incelerken, bakterilerin her zaman az ya da çok sayıda popülasyon şeklinde var olduğunu ve gelişiminin dikkate alınması gerekir. bakteri popülasyonu kesikli kültürde sıvı besin ortamında kapalı bir sistem olarak düşünülebilir. Bu süreçte 4 aşama vardır:

• 1 inci - ilk, veya gerileme anı veya gecikmiş üreme aşaması- yoğun hücre büyümesinin başlamasıyla karakterize edilir, ancak bölünme oranları düşük kalır;
• 2. - logaritmik veya günlük aşaması, veya üstel aşama,- sabit bir maksimum hücre bölünmesi oranı ve popülasyondaki hücre sayısında önemli bir artış ile karakterize edilir;
• 3 üncü - durağan faz- Bir popülasyondaki hücre sayısındaki artış durduğunda meydana gelir. Bunun nedeni, yeni oluşan ve ölen hücrelerin sayısı arasında bir denge oluşmasıdır. Sabit fazdaki besin ortamının birim hacmi başına bir popülasyondaki canlı bakteri hücrelerinin sayısı, M konsantrasyonu olarak tanımlanır. Bu gösterge her bakteri türü için karakteristik bir özelliktir;
• 4. - ölme aşaması (logaritmik ölüm)- popülasyonda ölü hücre sayısının baskınlığı ve popülasyondaki canlı hücre sayısında giderek azalma ile karakterize edilir. Bir mikroorganizma popülasyonunun sayısındaki (üreme) büyümenin durması, besin ortamının tükenmesi ve/veya mikrobiyal hücrelerin metabolik ürünlerinin burada birikmesi nedeniyle meydana gelir. Bu nedenle, metabolik ürünleri ortadan kaldırarak ve/veya besin ortamını değiştirerek, mikrobiyal popülasyonun sabit fazdan ölme fazına geçişini düzenleyerek, belirli bir düzeyde dinamik dengeyi ortadan kaldırma eğiliminde olan açık bir biyolojik sistem oluşturmak mümkündür. Nüfus gelişimi.

Mikroorganizmaların bu çoğalma sürecine denir akış ekimi (sürekli kültür). Sürekli bir kültürde büyüme, özel cihazlarda (kemostatlar ve türbidistatlar) akış ekimi sırasında büyük bakteri kitlelerinin elde edilmesini mümkün kılar ve aşı üretiminde ve ayrıca mikroorganizmalar tarafından üretilen çeşitli biyolojik olarak aktif maddelerin üretimi için biyoteknolojide kullanılır. .

Hücre bölünmesi döngüsü boyunca metabolik süreçleri incelemek için aşağıdakileri kullanmak da mümkündür: eşzamanlı kültürler- popülasyonun tüm üyeleri döngünün aynı aşamasında olan bu tür bakteri kültürleri. Bu, özel yetiştirme yöntemleri kullanılarak elde edilir.

Bununla birlikte, eşzamanlı birkaç bölünmeden sonra, senkronize hücre süspansiyonu yavaş yavaş eşzamansız bölünmeye geri döner, böylece hücre sayısı artık adım adım değil sürekli olarak artar.

Koloniler

Katı besin ortamlarında yetiştirildiğinde bakteri oluşur koloniler- Çoğunlukla tek bir hücrenin yavruları olan, çıplak gözle görülebilen aynı türden bir bakteri kümesi.

Farklı türlerdeki bakteri kolonileri farklılık gösterir:

• şekil;
• boyut;
• şeffaflık;
• renk;
• yükseklik;
• yüzeyin ve kenarların doğası;
• tutarlılık.

Kolonilerin doğası bakterilerin taksonomik özelliklerinden biridir.

Hücredeki yoğun anabolizma ve katabolizma süreçleri hızlı hücre büyümesine yol açar.

Bakteriyel büyüme, hücrenin tüm bileşenlerinin sayısında ve boyutunda, gerekli tüm kimyasal elementlerin varlığına bağlı olarak kütlesinde bir artışa yol açan düzenli bir artıştır. Besin substratları bu elementleri metabolik olarak erişilebilir bir biçimde içermelidir. Hücre büyümesi sınırsız değildir. Kritik büyüklüğe ulaştıktan sonra hücre bölünmeye veya üremeye başlar.

Çoğu bakteri enine ikili fisyon veya sitokinez yoluyla bölünür. Çoğu gram-pozitif bakteride bölünme, çevreden merkeze doğru uzanan enine bir septumun sentezi yoluyla gerçekleşir. Gram negatif bakterilerin çoğunun hücreleri daralma yoluyla bölünür. Bölünme işlemi, mikrobiyal türlerin bireysel genetik özelliği olan yaklaşık olarak eşit zaman aralıklarında (birkaç dakikadan birkaç güne kadar) tekrarlanır. Üreme sonucunda popülasyondaki hücre sayısı keskin bir şekilde artar.

Bakterilerde üreme veya üreme, süper sarmal nükleoid DNA'nın, her biri tamamlayıcı bir iplikçik tarafından daha da tamamlanan ve aynı anda iki yavru hücrenin oluşumu meydana gelen iki yavru ipliğe bölünmesidir (yarı konservatif yöntem).

Üreme karakterize edilir Nesil zamanı(hücre sayısının iki katına çıktığı zaman aralığı) ve gibi bir kavram bakteri konsantrasyonu(1 ml'deki hücre sayısı).

Bakteriler bir besin ortamına verildiğinde, ortamın gerekli bileşenlerinden herhangi birinin içeriği minimum seviyeye ulaşıncaya kadar büyür ve çoğalırlar, ardından büyüme ve üreme durur. Tüm bu süre boyunca besin eklemezsek ve metabolizmanın son ürünlerini çıkarmazsak, o zaman Statik bakteri kültürü. Statik (toplu) bir bakteri kültürü, genetik büyüme sınırlaması olan çok hücreli bir organizma gibi davranır. Apsis ekseninde zamanın ve ordinat ekseninde hücre sayısının yer aldığı bir grafik oluşturursak, oluşan hücre sayısının üreme zamanına bağımlılığını açıklayan bir eğri elde ederiz. büyüme eğrisi.

Besin ortamında bakterilerin büyüme eğrisi. Bu eğride, belirli bir sırayla birbirini değiştiren birkaç faz ayırt edilebilir (Şekil 11):

1. Başlangıç ​​- gecikme aşaması(İngilizce) gecikme- Geride kalmak). Bakterilerin aşılanması ile üremenin başlaması arasındaki süreyi kapsar. Süresi ortalama 2-5 saattir ve besin ortamının bileşimine ve ekilen mahsulün yaşına bağlıdır. Gecikme aşamasında bakteri hücreleri yeni yetiştirme koşullarına uyum sağlar ve uyarılabilir enzimler sentezlenir.

2. Üstel (logaritmik) aşama. Sabit bir maksimum hücre bölünmesi oranıyla karakterize edilir, mikroorganizma popülasyonunda keskin bir artışla (n derece 2) geometrik bir büyüme aşamasıdır. Üreme oranı bakteri türüne ve besin ortamına bağlıdır. Hücre ikiye katlanma süresine denir Nesil zamanı, bakteri kültürünün türüne bağlı olarak değişir: cinsin bakterilerinde Psödomonaslar 14 dakikaya eşittir ve Mikobakteri 18 - 24 saat Üstel faz boyunca hücrelerin boyutu ve içlerindeki protein içeriği sabit kalır. Bu aşamadaki bakteri kültürü standart hücrelerden oluşur.

Pirinç. 11. Bakteri üremesinin aşamaları

3. Sabit faz(mikrobiyal hücrelerin üreme ve ölüm dengesinin aşaması). Hücre sayısındaki artış durduğunda ortaya çıkar. Büyüme hızı besin konsantrasyonuna bağlı olduğundan, besin ortamındaki besin içeriği azaldığında büyüme hızı da azalır. Bakteri hücrelerinin yüksek yoğunluğu, kısmi oksijen basıncının azalması ve toksik metabolik ürünlerin birikmesi nedeniyle büyüme hızında bir azalma da meydana gelir. Sabit fazın süresi birkaç saattir ve bakteri türüne ve ekim özelliklerine bağlıdır.

4. Geri dönüş aşaması veya ölüm - mikroorganizmaların çoğalması için koşulların azalması ve eksikliği nedeniyle popülasyon büyüklüğünde bir azalma. Asidik metabolik ürünlerin birikmesi veya kendi enzimlerinin etkisi altında otoliz sonucu oluşur. Bu aşamanın süresi on saatten birkaç haftaya kadar değişir.

Bu dinamik, besin maddelerinin kademeli olarak tükendiği ve metabolitlerin biriktiği periyodik mahsuller için tipiktir. Logaritmik büyüme aşamasında bakteri popülasyonunun sürekli varlığı, besinlerin kademeli olarak dozlanması, bakteri süspansiyonunun yoğunluğunun kontrolü ve metabolitlerin uzaklaştırılmasıyla elde edilen sürekli bir kültürde gözlenir. Mikroorganizmaların bu çoğalma sürecine denir akış ekimi (sürekli kültür). Sürekli bir kültürde büyüme, özel cihazlarda (kemostatlar ve türbidistatlar) akış ekimi sırasında büyük bakteri kitlelerinin elde edilmesini mümkün kılar ve aşı üretiminde ve ayrıca mikroorganizmalar tarafından üretilen çeşitli biyolojik olarak aktif maddelerin üretimi için biyoteknolojide kullanılır. .