Στάδια αναπαραγωγής μικροοργανισμών. Ανάπτυξη και αναπαραγωγή βακτηρίων

Ανάπτυξη και αναπαραγωγή βακτηρίων. Μηχανισμός και ρυθμός αναπαραγωγής. φάσεις της μικροβιακής αναπαραγωγής.

1. Έννοιες ανάπτυξης και αναπαραγωγής βακτηρίων

2.Βακτηριακός πληθυσμός

3.Αποικίες

1 . Για μικροβιολογική διάγνωση, μελέτη μικροοργανισμών και για βιοτεχνολογικούς σκοπούςκαλλιεργούνται μικροοργανισμοί σε τεχνητά θρεπτικά μέσα.

Υπό ανάπτυξη βακτηρίων καταλαβαίνουν αύξηση της μάζας των κυττάρων χωρίς αλλαγή του αριθμού τους στον πληθυσμόως αποτέλεσμα της συντονισμένης αναπαραγωγής όλων των κυτταρικών συστατικών και δομών.
Φιλοξενείται στο ref.rf
Αύξηση του αριθμού των κυττάρων σε έναν πληθυσμό μικροοργανισμώνπου υποδηλώνεται με τον όρο "αναπαραγωγή". Χαρακτηρίζεται χρόνος γενιάς(το χρονικό διάστημα κατά το οποίο ο αριθμός των κελιών διπλασιάζεται) και μια τέτοια έννοια όπως συγκέντρωση βακτηρίων(αριθμός κυττάρων σε 1 ml).

Σε αντίθεση με τον μιτωτικό κύκλο διαίρεσης στους ευκαρυώτες, η αναπαραγωγή των περισσότερων προκαρυωτικών (βακτηρίων) συμβαίνει με δυαδική σχάση,και ακτινομύκητες εκκολαπτόμενος.Ταυτόχρονα υπάρχουν όλοι οι προκαρυώτες σε απλοειδή κατάστασηαφού το μόριο DNA αναπαρίσταται στο κύτταρο στον ενικό αριθμό.

2. Κατά τη μελέτη της διαδικασίας της βακτηριακής αναπαραγωγής, είναι εξαιρετικά σημαντικό να ληφθεί υπόψη ότι βακτήρια υπάρχουν πάντα σε περισσότερο ή λιγότερο πολυάριθμους πληθυσμούς,και ανάπτυξη βακτηριακό πληθυσμό σε υγρό θρεπτικό μέσο σε καλλιέργεια κατά παρτίδες μπορεί να θεωρηθεί ως κλειστό σύστημα.

Υπάρχουν 4 φάσεις σε αυτή τη διαδικασία:

‣‣‣ 1ο - αρχικός, ή φάση καθυστέρησης, ή φάση καθυστέρησης, - χαρακτηρίζεται η έναρξη της εντατικής κυτταρικής ανάπτυξης,αλλά το ποσοστό της διαίρεσης τους παραμένει χαμηλό·

‣‣‣ 2ο - λογαριθμική, ή log φάση, ή εκθετική φάση, - χαρακτηρίζεται σταθερός μέγιστος ρυθμός κυτταρικής διαίρεσης και σημαντική αύξηση του αριθμού των κυττάρων στον πληθυσμό.

‣‣‣ 3ο - στατική φάση - έρχεται όταν ο αριθμός των κυττάρων στον πληθυσμό σταματά να αυξάνεται.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ του αριθμού των νεοσχηματισμένων και των νεκρών κυττάρων. Ο αριθμός των ζωντανών βακτηριακών κυττάρων στον πληθυσμό ανά μονάδα όγκου του θρεπτικού μέσου στη στατική φάση συμβολίζεται ως Μ-συγκέντρωση.Αυτός ο δείκτης είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα για κάθε τύπο βακτηρίων.

‣‣‣ 4η - φάση θανάτου (λογαριθμικός θάνατος) - χαρακτηρίζεται η επικράτηση του αριθμού των νεκρών κυττάρων στον πληθυσμό και η προοδευτική μείωση του αριθμού των βιώσιμων κυττάρων στον πληθυσμό.Η παύση της ανάπτυξης στον αριθμό (αναπαραγωγή) του πληθυσμού των μικροοργανισμών συμβαίνει λόγω της εξάντλησης του θρεπτικού μέσου ή/και της συσσώρευσης μεταβολικών προϊόντων των μικροβιακών κυττάρων σε αυτό. Για το λόγο αυτό, αφαιρώντας τα μεταβολικά προϊόντα ή/και αντικαθιστώντας το θρεπτικό μέσο, ​​ρυθμίζοντας τη μετάβαση του μικροβιακού πληθυσμού από τη στατική φάση στη φάση του θανάτου, μπορεί κανείς να δημιουργήσει ανοιχτό βιολογικό σύστημαπροσπαθώντας να εξαλείψει τη δυναμική ισορροπία σε ένα ορισμένο επίπεδο πληθυσμιακής ανάπτυξης.

Αυτή η διαδικασία ανάπτυξης μικροοργανισμών ονομάζεται καλλιέργεια ροής (συνεχής καλλιέργεια). Η ανάπτυξη σε συνεχή καλλιέργεια καθιστά δυνατή τη λήψη μεγάλων μαζών βακτηρίων κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας ροής σε ειδικές συσκευές (χημειοστατικά και θολοστατικά) και χρησιμοποιείται στην παραγωγή εμβολίων, καθώς και στη βιοτεχνολογία για τη λήψη διαφόρων βιολογικά δραστικών ουσιών που παράγονται από μικροοργανισμούς.

Για τη μελέτη των μεταβολικών διεργασιών σε όλο τον κύκλο κυτταρικής διαίρεσης, είναι επίσης δυνατή η χρήση σύγχρονες καλλιέργειες - τέτοιες καλλιέργειες βακτηρίων, όλα τα μέλη του πληθυσμού των οποίων είναι σε μια φάση του κύκλου.Αυτό επιτυγχάνεται με ειδικές τεχνικές καλλιέργειας.

Ταυτόχρονα, μετά από πολλές ταυτόχρονες διαιρέσεις, το συγχρονισμένο κυτταρικό εναιώρημα σταδιακά μεταβαίνει ξανά σε ασύγχρονη διαίρεση, έτσι ώστε ο αριθμός των κυττάρων στη συνέχεια να αυξάνεται όχι σταδιακά, αλλά συνεχώς.

3. Όταν καλλιεργούνται σε πυκνά θρεπτικά μέσα, σχηματίζονται βακτήρια αποικίες - συσσώρευση βακτηρίων του ίδιου είδους ορατά με γυμνό μάτι,που τις περισσότερες φορές είναι απόγονος ενός μόνο κυττάρου.

Οι αποικίες βακτηρίων διαφορετικών ειδών είναι διαφορετικές:

‣‣‣ έντυπο·

‣‣‣ αξία;

‣‣‣ διαφάνεια.

‣‣‣ χρώμα?

‣‣‣ ύψος;

‣‣‣ τη φύση της επιφάνειας και των άκρων.

‣‣‣ συνέπεια.

Η φύση των αποικιών ένα από τα ταξινομικά χαρακτηριστικά των βακτηρίων.

44. Ορισμός και ουσία των εννοιών «βιόσφαιρα» και «βιοκένωση». Σύγχρονες ιδέες για την εξέλιξη των μικροβίων.

Στη φύση, οι μικροοργανισμοί κατοικούν σχεδόν σε οποιοδήποτε περιβάλλον (έδαφος, νερό, αέρας) και είναι πολύ πιο διαδεδομένοι από άλλα έμβια όντα. Χάρη σε μια ποικιλία μηχανισμών για τη χρήση των πηγών τροφής και ενέργειας, καθώς και στην έντονη προσαρμογή σε εξωτερικές επιδράσεις, οι μικροοργανισμοί μπορούν να ζουν εκεί όπου άλλες μορφές ζωής δεν επιβιώνουν.

Τα φυσικά ενδιαιτήματα των περισσότερων οργανισμών είναι το νερό, το έδαφος και ο αέρας. Ο αριθμός των μικροοργανισμών που ζουν σε φυτά και σε ζωικούς οργανισμούς είναι πολύ μικρότερος. Η ευρεία κατανομή των μικροοργανισμών συνδέεται με την ευκολία εξάπλωσής τους μέσω του αέρα και του νερού. Συγκεκριμένα, η επιφάνεια και ο πυθμένας των σωμάτων γλυκού και αλμυρού νερού, καθώς και αρκετά εκατοστά του εδάφους, αφθονούν με μικροοργανισμούς που καταστρέφουν την οργανική ύλη. Ένας μικρότερος αριθμός μικροοργανισμών αποικίζει την επιφάνεια και ορισμένες εσωτερικές κοιλότητες των ζώων (για παράδειγμα, της γαστρεντερικής οδού, της ανώτερης αναπνευστικής οδού) και των φυτών.

Στα ενδιαιτήματα σχηματίζονται μικροοργανισμοί βιοκενώσεις[από τα ελληνικά. bios,ζωή + κοινός,κοινότητα] - περίπλοκες ενώσεις με συγκεκριμένες και συχνά ασυνήθιστες σχέσεις. Κάθε μικροβιακή κοινότητα σε μια συγκεκριμένη βιοκένωση έχει συγκεκριμένη μορφή αυτοχθόνιοι μικροοργανισμοί[από τα ελληνικά. αυτοκίνητα,δικός, + χθών,χώρα, τοποθεσία], δηλαδή μικρόβια που ενυπάρχουν σε μια συγκεκριμένη περιοχή.

Συμβίωση[από τα ελληνικά. συμβίωση, συγκατοίκηση] - η κοινή μακροχρόνια ύπαρξη μικροοργανισμών σε μακρόβιες κοινότητες. Η σχέση στην οποία ο μικροοργανισμός βρίσκεται έξω από τα κύτταρα του ξενιστή (μεγαλύτερος οργανισμός) είναι γνωστή ως εκτοσυμβίωση: όταν εντοπίζεται μέσα στα κύτταρα, ως ενδοσυμβίωση. Τυπικά εξωσυμβιοτικά μικρόβια - Escherichia coli,βακτήρια του τοκετού Bacteroidesκαι Bifidobacterium, Proteus vulgaris,καθώς και άλλοι εκπρόσωποι της εντερικής μικροχλωρίδας. Ως παράδειγμα ενδοσυμβίωσης, μπορεί κανείς να θεωρήσει πλασμίδια που παρέχουν, για παράδειγμα, βακτηριακή αντίσταση στα φάρμακα. Οι συμβιωτικές σχέσεις χωρίζονται επίσης ανάλογα με τα οφέλη που λαμβάνει ο καθένας από τους συντρόφους.

Αμοιβαιότητα[από λατ. mutuus,αμοιβαία] - μια αμοιβαία επωφελής συμβιωτική σχέση. Έτσι, οι μικροοργανισμοί παράγουν βιολογικά δραστικές ουσίες που είναι απαραίτητες για τον οργανισμό ξενιστή (για παράδειγμα, βιταμίνες Β). Ταυτόχρονα, τα ενδο- και τα εκτοσυμβίοντα που ζουν σε μακροοργανισμούς προστατεύονται από δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες (αποξήρανση και ακραίες θερμοκρασίες) και έχουν συνεχή πρόσβαση σε θρεπτικά συστατικά. Από όλα τα είδη αμοιβαιότητας, το πιο εκπληκτικό είναι η καλλιέργεια ορισμένων μυκήτων από έντομα (σκαθάρια και τερμίτες). Από τη μία πλευρά, αυτό συμβάλλει στην ευρύτερη εξάπλωση των μυκήτων, από την άλλη πλευρά, o\

Το mj παρέχει μια σταθερή πηγή θρεπτικών συστατικών για τις προνύμφες. Αυτό θυμίζει την ανθρώπινη καλλιέργεια χρήσιμων φυτών και μικροοργανισμών.

Κομμενσαλισμός- ένα είδος συμβίωσης, στην οποία ωφελείται μόνο ο ένας σύντροφος (χωρίς να φέρει "ορατή" βλάβη στον άλλο). μικροοργανισμοί που εμπλέκονται σε τέτοιου είδους σχέσεις είναι commensals [από λατ. κηρήθρα,με, + mensa,τραπέζι; κυριολεκτικά - σύντροφοι]. Οι κοινοτικοί μικροοργανισμοί αποικίζουν το δέρμα και τις κοιλότητες του ανθρώπινου σώματος (για παράδειγμα, το γαστρεντερικό σωλήνα), χωρίς να προκαλούν "φαινομενική" βλάβη. το σύνολο τους είναι η φυσιολογική μικροβιακή χλωρίδα (φυσική μικροχλωρίδα). Τυπικοί εκτοσυμβιωτικοί οργανισμοί είναι το Escherichia coli, τα bifidobacteria, οι σταφυλόκοκκοι, οι γαλακτοβάκιλλοι. Πολλά κοινά βακτήρια ανήκουν στην ευκαιριακή μικροχλωρίδα και είναι ικανά να προκαλέσουν ασθένειες του μακροοργανισμού υπό ορισμένες συνθήκες (για παράδειγμα, όταν εισάγονται στην κυκλοφορία του αίματος κατά τη διάρκεια ιατρικών διαδικασιών).

Ανάπτυξη και αναπαραγωγή βακτηρίων. Μηχανισμός και ρυθμός αναπαραγωγής. φάσεις της μικροβιακής αναπαραγωγής. - έννοια και τύποι. Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά της κατηγορίας "Αύξηση και αναπαραγωγή βακτηρίων. Μηχανισμός και ρυθμός αναπαραγωγής. Φάσεις αναπαραγωγής μικροβίων." 2017, 2018.

Τα κύτταρα, όπως κάθε ζωντανός οργανισμός, γεννιούνται, ζουν και πεθαίνουν. Η ανάπτυξη και η αναπαραγωγή των βακτηρίων είναι πολύ γρήγορη, θα μπορούσαν να συλλάβουν όλο τον ζωτικό χώρο στον πλανήτη, αν όχι για την ευθραυστότητα και τους περιοριστικούς παράγοντες (θερμοκρασία, επίπεδο οξύτητας, έλλειψη τροφής κ.λπ.). Υπό ευνοϊκές συνθήκες, ο διπλασιασμός των κυττάρων διαρκεί κατά μέσο όρο περίπου μισή ώρα. Ωστόσο, σε κρίσιμες καταστάσεις, ορισμένοι τύποι μικροοργανισμών (βακτήρια που σχηματίζουν σπόρους) είναι σε θέση να σχηματίσουν σπόρια και να "ξεχειμωνιάσουν" για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα.

Ο γρήγορος πολλαπλασιασμός των βακτηρίων έχει τα θετικά και τα αρνητικά του. Η χρήση μικροοργανισμών στη βιοτεχνολογία (ζύμη, γαλακτικό οξύ, αζωτοδεσμευτικοί οργανισμοί, μούχλα κ.λπ.) αποσκοπεί στη βελτίωση της ποιότητας ζωής. Ωστόσο, η ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των (παθογόνων) μικροβίων που προκαλούν ασθένειες είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο. Η μικροχλωρίδα ενός ατόμου μπορεί επίσης να βλάψει την υγεία. Στην ιατρική, υπάρχει η έννοια του συνδρόμου βακτηριακής υπερανάπτυξης, στο οποίο ο αριθμός των ευκαιριακών μικροβίων στο ανθρώπινο σώμα αυξάνεται δραματικά, γεγονός που αποτελεί απειλή για την υγεία.

Η ανάπτυξη και η αναπαραγωγή των κυττάρων είναι δύο διαφορετικές διαδικασίες. Η ανάπτυξη νοείται ως αύξηση της κυτταρικής μάζας λόγω του σχηματισμού όλων των κυτταρικών δομών. Αναπαραγωγή είναι η αύξηση του αριθμού των κυττάρων σε μια αποικία. Υπάρχουν δυαδική σχάση, εκβλάστηση και γενετικός ανασυνδυασμός (μια διαδικασία που μοιάζει με τη σεξουαλική αναπαραγωγή).

Τα περισσότερα προκαρυωτικά (μη πυρηνικά) κύτταρα, στα οποία ανήκουν όλα τα βακτήρια, αναπαράγονται με διάσπαση στα δύο (δυαδική σχάση). Με αυτόν τον τρόπο, για παράδειγμα, πολλαπλασιάζονται τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος. Η διαδικασία ξεκινά με τον διπλασιασμό του βακτηριακού χρωμοσώματος (ένα μόριο DNA που αντικαθιστά τον πυρήνα) και προχωρά σε διάφορα στάδια:

• το κελί επιμηκύνεται.
• το εξωτερικό κέλυφος "μεγαλώνει" προς τα μέσα και σχηματίζει ένα εγκάρσιο χώρισμα (συστολή).
• δύο νέα (θυγατρικά) κύτταρα αποκλίνουν προς διαφορετικές κατευθύνσεις.

Το αποτέλεσμα είναι δύο πανομοιότυποι οργανισμοί.

Οι μεμονωμένοι μικροοργανισμοί διαιρούνται κατά εκβλάστηση, αλλά αυτό αποτελεί μάλλον εξαίρεση στον γενικό κανόνα. Η διαδικασία συνίσταται στο σχηματισμό μιας μικρής προεξοχής σε έναν από τους πόλους του κυττάρου, μέσα στην οποία «παρασύρεται» ένα από τα μισά του διαχωρισμένου νουκλεοειδούς (μόρια DNA με γενετικές πληροφορίες). Στη συνέχεια η προεξοχή μεγαλώνει και διαχωρίζεται από το μητρικό κύτταρο.

Υπάρχει μια άλλη επιλογή που μοιάζει με τη σεξουαλική αναπαραγωγή - ο γενετικός ανασυνδυασμός. Σε αυτή την περίπτωση, πραγματοποιείται ανταλλαγή γενετικών πληροφοριών και το αποτέλεσμα είναι ένα κύτταρο που περιέχει τα γονίδια των γονέων του. Υπάρχουν τρεις τρόποι μεταφοράς γενετικών πληροφοριών:

• σύζευξη - άμεση μεταφορά (όχι ανταλλαγή) ενός μέρους του DNA κατά την επαφή από ένα βακτήριο σε άλλο (η διαδικασία πηγαίνει μόνο προς μια κατεύθυνση).
• μεταγωγή - η μεταφορά ενός θραύσματος DNA χρησιμοποιώντας έναν βακτηριοφάγο (ιός βακτηρίων).
• μετασχηματισμός είναι η απορρόφηση της γενετικής πληροφορίας νεκρών ή κατεστραμμένων κυττάρων από το περιβάλλον.

Έτσι, κύτταρα πανομοιότυπα μεταξύ τους λαμβάνονται μόνο ως αποτέλεσμα δυαδικής σχάσης και εκβλάστησης. Κατά τη διάρκεια του γενετικού ανασυνδυασμού, το κύτταρο υφίσταται αλλαγές, αναπτύσσοντας νέες ιδιότητες και λαμβάνοντας άλλες λειτουργίες.

Ταχύτητα και φάσεις ανάπτυξης μικροοργανισμών

Στα θρεπτικά μέσα, η ανάπτυξη και η αναπαραγωγή των βακτηρίων λαμβάνει χώρα σε διάφορα στάδια, τα οποία διαφέρουν ως προς την ποσότητα της διαθέσιμης τροφής και τη συσσώρευση των αποβλήτων:

1. Η πρώτη φάση (λανθάνουσα) καθορίζεται από τους παράγοντες προσαρμογής στο θρεπτικό μέσο. Αυτή τη στιγμή, οι μικροοργανισμοί απλώς συνηθίζουν σε νέες συνθήκες. Δεν παρατηρείται ανάπτυξη βακτηρίων.
2. Η δεύτερη φάση (εκθετική) χαρακτηρίζεται από εκθετική ανάπτυξη (αύξηση κατά μήκος της εκθετικής καμπύλης). Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα βακτηριακά κύτταρα αναπτύσσονται ενεργά χρησιμοποιώντας όλα τα διαθέσιμα τρόφιμα (μέγιστος ρυθμός ανάπτυξης). Έχοντας φτάσει σε ένα ορισμένο μέγεθος, το βακτήριο αρχίζει να διαιρείται και η διαδικασία αναπαραγωγής προχωρά με σταθερό ρυθμό, αφού τα αποθέματα τροφής εξακολουθούν να επαρκούν. Ως αποτέλεσμα του αυξημένου ρυθμού ανάπτυξης και αναπαραγωγής, τα απόβλητα (τοξίνες) συσσωρεύονται στο περιβάλλον. Προς το τέλος της φάσης, ο ρυθμός ανάπτυξης αρχίζει να μειώνεται.
3. Η τρίτη φάση χαρακτηρίζεται από στατική ανάπτυξη, δηλαδή ο αριθμός των «νεογέννητων» κυττάρων συμπίπτει με τον αριθμό των νεκρών. Η καμπύλη ανάπτυξης και αναπαραγωγής σε αυτό το τμήμα δεν αυξάνεται πλέον. Ο ρυθμός ανάπτυξης επιβραδύνεται. Για κάποιο χρονικό διάστημα, ο συνολικός αριθμός βακτηρίων στο θρεπτικό μέσο παραμένει αμετάβλητος. Ωστόσο, λόγω της εμφάνισης νέων «μελών της οικογένειας», τα αποθέματα θρεπτικών συστατικών μειώνονται και η τοξικότητα του περιβάλλοντος αυξάνεται. Αυτή η διαδικασία επιδεινώνει τις συνθήκες διαβίωσης ολόκληρης της αποικίας.
4. Η τέταρτη φάση - ο θάνατος των μικροοργανισμών - συμβαίνει ως αποτέλεσμα της καταστροφικής μείωσης των τροφίμων και της αύξησης της τοξικότητας του περιβάλλοντος. Ο αριθμός των ζωντανών οργανισμών μειώνεται σταθερά, τελικά, υπάρχουν λιγότερα βιώσιμα κύτταρα από τα νεκρά αντίστοιχα.

Ο ρυθμός κινητικής ανάπτυξης μιας βακτηριακής αποικίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο των βακτηριδίων, τη σύνθεση των θρεπτικών μέσων, τον αριθμό των σπαρμένων κυττάρων (που εισάγονται στο μέσο), την ηλικία της καλλιέργειας, τη μέθοδο αναπνοής και έναν αριθμό άλλους παράγοντες. Για παράδειγμα, για την αναπαραγωγή βακτηρίων γαλακτικού οξέος, είναι σημαντικό να διατηρούνται οι θερμοκρασίες σε ένα μάλλον στενό εύρος (25-30⁰С) και ένα ορισμένο επίπεδο οξύτητας του μέσου (pH). Για την αναπαραγωγή αερόβιων και αναερόβιων κυττάρων, η παρουσία ή η απουσία οξυγόνου για την αναπνοή γίνεται καθοριστικός παράγοντας και τα κύτταρα που σχηματίζουν σπόρους χρειάζονται επαρκή ποσότητα τροφής.

Συνθήκες για την ανάπτυξη μικροβίων σε τεχνητά περιβάλλοντα

Για μελέτη (ιατρική, μικροβιολογία) και χρήση (βιομηχανία), οι βακτηριακές καλλιέργειες καλλιεργούνται σε τεχνητά θρεπτικά υλικά, τα οποία χωρίζονται ανάλογα με τη συνοχή, την προέλευση και τον σκοπό:

• υγρά, ημι-υγρά και πυκνά (στερεά) τεχνητά μέσα.
• ζωικά, φυτικά ή συνθετικά μέσα (χημικά καθαρές ενώσεις σε αυστηρά καθορισμένη συγκέντρωση).
• συμβατικά (καθολικά), διαφορικά (διαφορετικοί τύποι βακτηρίων), ειδικά, επιλεκτικά ή εμπλουτιστικά μέσα (καταστέλλοντας την ανάπτυξη ανεπιθύμητων μικροβίων).

Υπάρχουν βακτήρια που απαιτούν ειδικές συνθήκες. Για παράδειγμα, αναερόβιοι μικροοργανισμοί (τόσο που σχηματίζουν σπόρους όσο και που δεν σχηματίζουν σπόρους) καλλιεργούνται υπό αναερόβιες συνθήκες (χωρίς οξυγόνο). Για τα αερόβια κύτταρα, το οξυγόνο γίνεται αποφασιστικός παράγοντας στην αναπαραγωγή. Τα προαιρετικά αναερόβια μπορούν να αλλάξουν τον τρόπο που αναπνέουν ανάλογα με τις συνθήκες. Οι αερόβιοι οργανισμοί που σχηματίζουν σπόρους που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή προβιοτικών είναι πολύ ευαίσθητοι στη μειωμένη διατροφή και ποιότητα. Τα αναερόβια που σχηματίζουν σπόρους απαιτούν την πλήρη απουσία οξυγόνου. Η βασική αρχή της καλλιέργειας μικροοργανισμών είναι η δημιουργία ευνοϊκών συνθηκών (θρέψη, αναπνοή, θερμοκρασία), που μερικές φορές παρουσιάζει ορισμένες δυσκολίες.

Έτσι, για την καλλιέργεια των αναερόβιων, χρησιμοποιείται η μέθοδος βαθιάς σποράς, δηλαδή, μια καλλιέργεια βακτηρίων εισάγεται στο βάθος ενός πυκνού θρεπτικού μέσου, προστίθενται χημικές ουσίες που απορροφούν οξυγόνο στην ατμόσφαιρα ανάπτυξης ή αντλείται αέρας, αντικαθιστώντας με ένα αδρανές αέριο. Στην περίπτωση βακτηρίων που σχηματίζουν σπόρους, ένας αναστολέας της πρωτεϊνοσύνθεσης εισάγεται στο θρεπτικό μέσο, ​​διακόπτοντας έτσι τη διαδικασία σχηματισμού σπορίων.

Καλλιέργεια μικροοργανισμών

Η καλλιέργεια αναφέρεται στην τεχνητή καλλιέργεια κυττάρων κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες. Ο απώτερος στόχος είναι η απόκτηση ενός βιολογικού προϊόντος από βακτήρια ή με τη βοήθεια βακτηρίων. Τέτοια φάρμακα μπορεί να είναι θεραπευτικά, διαγνωστικά, προφυλακτικά. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι καλλιέργειας:

1. Η σταθερή μέθοδος χαρακτηρίζεται από τη σταθερότητα του περιβάλλοντος, δεν υπάρχει καμία παρέμβαση στη διαδικασία. Ωστόσο, με αυτή τη μέθοδο καλλιέργειας σε υγρά θρεπτικά μέσα, οι αναερόβιοι οργανισμοί δίνουν ασήμαντη απόδοση.
2. Η μέθοδος της βυθισμένης καλλιέργειας χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για την ανάπτυξη βακτηριακής βιομάζας. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται ειδικά δοχεία. Οι αυξητικοί παράγοντες είναι η διατήρηση της θερμοκρασίας και η παροχή θρεπτικών ουσιών στα υγρά μέσα. Επιπλέον, εάν είναι απαραίτητο, πραγματοποιείται ανάμιξη ή παροχή οξυγόνου (για την αναπνοή αερόβιων βακτηρίων).
3. Η μέθοδος των μέσων ροής (βιομηχανική καλλιέργεια) βασίζεται στη συνεχή διατήρηση της καλλιέργειας στη φάση της εκθετικής ανάπτυξης. Αυτό επιτυγχάνεται με τη συνεχή παροχή θρεπτικών ουσιών και την απομάκρυνση των τοξικών αποβλήτων από τα κύτταρα. Αυτή η τεχνολογία καθιστά δυνατή την επίτευξη της μέγιστης απόδοσης διαφόρων βιολογικά δραστικών ουσιών (αντιβιοτικά σκευάσματα, βιταμίνες κ.λπ.).

Ένα από τα σημαντικότερα βιομηχανικά παρασκευάσματα είναι η καλλιέργεια βακτηρίων γαλακτικού οξέος, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παρασκευή γαλακτικής ζύμωσης, ξινολάχανο, ενσίρωση ζωοτροφών και για την παραγωγή υποκατάστατου πλάσματος αίματος. Για να επιτευχθεί ένα εγγυημένο τελικό αποτέλεσμα, η προκύπτουσα ποιότητα των βακτηρίων γαλακτικού οξέος πρέπει να ελέγχεται αυστηρά.

Χρειάζεστε ένα κατάλληλο θρεπτικό μέσο και ένα σκεύασμα με καθαρή καλλιέργεια βακτηρίων γαλακτικού οξέος που αναπτύσσονται στο εργαστήριο. Περαιτέρω, η διαδικασία καλλιέργειας αφήνεται μέχρι την έναρξη της τρίτης φάσης (ισορροπία), μετά την οποία μπορείτε να αρχίσετε να συλλέγετε τη "συγκομιδή" βακτηρίων γαλακτικού οξέος.

σύνδρομο βακτηριακής υπερανάπτυξης

Η ανάπτυξη των βακτηριακών κυττάρων δεν είναι πάντα ευεργετική, μια υπερβολική αύξηση του πληθυσμού των βακτηρίων στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να είναι επικίνδυνη για την υγεία. Η παραβίαση της ποιοτικής και ποσοτικής σύνθεσης της εντερικής μικροχλωρίδας ονομάζεται κλινικό σύνδρομο βακτηριακής υπερανάπτυξης. Οι γιατροί λένε ότι δεν είναι απολύτως σωστό να χρησιμοποιείται ο όρος «δυσβακτηρίωση» για να περιγράψει αυτή τη διαδικασία. Το γεγονός είναι ότι ο αριθμός των αναερόβιων βακτηρίων (bifidobacteria) που είναι χρήσιμα για το σώμα μειώνεται πραγματικά, αλλά ο αριθμός των υπό όρους παθογόνων κυττάρων (για παράδειγμα, αερόβια Escherichia coli) αυξάνεται.

Διάφορα βακτήρια ζουν σε διαφορετικά μέρη του γαστρεντερικού σωλήνα. Στο λεπτό έντερο, καθώς κινείστε, αλλάζει σταδιακά η σύνθεση της μικροχλωρίδας και ο αριθμός των μικροοργανισμών. Αερόβια (αναπτύσσονται σε περιβάλλον οξυγόνου) είδη βακτηρίων σταδιακά δίνουν τη θέση τους σε αναερόβια (περιβάλλον χωρίς οξυγόνο). Στο κλινικό σύνδρομο υπερανάπτυξης, το βακτηριακό φάσμα μετατοπίζεται προς gram-αρνητικούς (πιο παθογόνους), προαιρετικούς αερόβιους και αναερόβιους οργανισμούς.

Καθώς πλησιάζετε το παχύ έντερο, ο αριθμός των αναερόβιων βακτηρίων (bifidobacteria και bacteroids) αυξάνεται. Οι κύριοι εκπρόσωποι της αναερόβιας μικροχλωρίδας - τα bifidobacteria - είναι υπεύθυνοι για τη σύνθεση πρωτεϊνών, βιταμινών Β, διαφόρων οξέων και άλλων ουσιών απαραίτητων για τη ζωή. Οι αερόβιοι μικροοργανισμοί (E. coli) παράγουν μια σειρά από βιταμίνες και οξέα που εμπλέκονται στην πέψη και υποστηρίζουν την ανοσία.

Τα βακτήρια γαλακτικού οξέος είναι ένας άλλος εκπρόσωπος της εντερικής μικροχλωρίδας. Ανήκουν σε μικροαερόφιλους οργανισμούς, δηλαδή ένας από τους παράγοντες για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των βακτηρίων του γαλακτικού οξέος είναι το οξυγόνο, αλλά σε πολύ μικρές ποσότητες. Αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι υπεύθυνοι για τη ρύθμιση της οξύτητας του γαστρεντερικού σωλήνα, αναστέλλοντας έτσι την ανάπτυξη σήψης βακτηρίων.

Κάθε τύπος βακτηρίων επιτελεί τη δική του, σαφώς καθορισμένη λειτουργία. Με το σύνδρομο υπερανάπτυξης, η μικροχλωρίδα των κοπράνων που ζει φυσιολογικά στο παχύ έντερο (Ε. coli ή αναερόβια κύτταρα) εισέρχεται στο λεπτό έντερο. Η ποσοτική και ποιοτική σύνθεση της βακτηριακής μικροχλωρίδας αλλάζει, η απόδοση ορισμένων λειτουργιών επιβραδύνεται ή καθίσταται αδύνατη. Υπάρχουν συνθήκες για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή παθογόνων βακτηρίων.

Κλινικά κριτήρια για τη νόσο

Το κριτήριο για την ανάπτυξη του συνδρόμου βακτηριακής υπερανάπτυξης μπορεί να είναι:

• δυσπεψία, μειωμένη ανοσία, αλλαγές στην οξύτητα του στομάχου.
• παραβίαση της ακεραιότητας του εντερικού σωλήνα.
• συνέπειες της χειρουργικής επέμβασης ·
• ασθένειες του γαστρεντερικού σωλήνα?
• στρες;
• ανεξέλεγκτη λήψη αντιβιοτικών φαρμάκων.

Οι κλινικές εκδηλώσεις του συνδρόμου βακτηριακής υπερανάπτυξης συγχέονται εύκολα με άλλες ασθένειες, συχνά αλληλοεπικαλύπτονται, παραμορφώνοντας εντελώς την εικόνα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι δυνατό να γίνει διάγνωση μόνο με τη βοήθεια ειδικών δοκιμών που στοχεύουν στον εντοπισμό του συνδρόμου υπερανάπτυξης, οι οποίες καθορίζουν όχι μόνο τον αριθμό, αλλά και το είδος των βακτηρίων. Αυτή η προσέγγιση θα σας επιτρέψει να επιλέξετε τα απαραίτητα φάρμακα για τη διόρθωση της σύνθεσης της μικροχλωρίδας.

Κλινικά συμπτώματα της νόσου:

• η διάρροια και ο μετεωρισμός εμφανίζονται σε πρώιμο στάδιο της νόσου.
• φούσκωμα και σπασμωδικός πόνος?
• κόπωση, αδυναμία?
• γρήγορη απώλεια βάρους.

Τα αντιβακτηριακά φάρμακα χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία του συνδρόμου υπερανάπτυξης. Στο μέλλον, για την αποκατάσταση της μικροχλωρίδας, θα χρειαστούν προβιοτικά και πρεβιοτικά σκευάσματα.

Μια ευρεία ποικιλία βακτηριακών κυττάρων (αυτότροφα και ετερότροφα, αερόβια και αναερόβια, σποριώδη και μη σποροειδή κ.λπ.) υπαγορεύει ορισμένες προϋποθέσεις για την αναπαραγωγή τους. Βασική αρχή της καλλιέργειας σε βιομηχανική κλίμακα είναι ο αυστηρός έλεγχος των περιβαλλοντικών συνθηκών και των ρυθμών ανάπτυξης. Στη φύση, σπάνια υπάρχουν ιδανικά περιβάλλοντα για την ανάπτυξη μικροοργανισμών. Διαφορετικά, τα βακτήρια θα είχαν γεμίσει όλο τον διαθέσιμο χώρο εδώ και πολύ καιρό.

Ο όρος "ανάπτυξη" σημαίνει αύξηση της κυτταροπλασματικής μάζας ενός μεμονωμένου κυττάρου ή ομάδας βακτηρίων ως αποτέλεσμα της σύνθεσης κυτταρικού υλικού. Έχοντας φτάσει σε ένα ορισμένο μέγεθος, το κύτταρο σταματά να αναπτύσσεται και αρχίζει να πολλαπλασιάζεται. Η αναπαραγωγή νοείται ως η ικανότητα των μικροοργανισμών να αυτοαναπαράγονται, δηλ. αύξηση του αριθμού των ατόμων ανά μονάδα όγκου. Έτσι, η αναπαραγωγή είναι η αύξηση του αριθμού των ατόμων ενός μικροβιακού πληθυσμού.

Τα βακτήρια αναπαράγονται κυρίως με απλή εγκάρσια διαίρεση (βλαστική αναπαραγωγή) σε διαφορετικά επίπεδα. Η διαδικασία διαίρεσης ξεκινά με το σχηματισμό ενός εγκάρσιου διαφράγματος, το οποίο διαιρεί το κυτταρόπλασμα του μητρικού κυττάρου σε δύο θυγατρικά κύτταρα. Κατά τη διαδικασία της διαίρεσης, λαμβάνει χώρα αντιγραφή του DNA, έτσι κάθε θυγατρικό κύτταρο λαμβάνει τις κληρονομικές του πληροφορίες από το μητρικό κύτταρο.

Υπάρχουν τρεις τύποι αναπαραγωγής στους μύκητες: η βλαστική, η ασεξουαλική και η σεξουαλική.

Κατά τη βλαστική αναπαραγωγή, τμήματα του μυκηλίου διαχωρίζονται από το μυκήλιο, τα οποία αναπτύσσοντας σχηματίζουν ένα νέο μυκήλιο.

Η ασεξουαλική αναπαραγωγή πραγματοποιείται με τη βοήθεια σπορίων που ωριμάζουν σε ειδικά όργανα σπορίωσης. Τα ώριμα σπόρια απελευθερώνονται στο περιβάλλον και, υπό ευνοϊκές συνθήκες, βλασταίνουν, προκαλώντας νέες υφές. Ένας τύπος ασεξουαλικής αναπαραγωγής εκκολάπτεται. Αυτή η διαδικασία είναι χαρακτηριστική για τους μύκητες ζύμης.

Στη σεξουαλική αναπαραγωγή, η σπορίωση προηγείται από τη σύντηξη απλοειδών αρσενικών και θηλυκών γαμετών. Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται ένας ζυγώτης και η διπλοειδής φάση ξεκινά με ένα ζευγαρωμένο σύνολο χρωμοσωμάτων. Η σεξουαλική διαδικασία σε διαφορετικούς τύπους μυκήτων προχωρά διαφορετικά και έχει τα δικά της χαρακτηριστικά.

Ο αναδιπλασιασμός του DNA και η κυτταρική διαίρεση συμβαίνει με συγκεκριμένο ρυθμό, ο οποίος εξαρτάται από τον τύπο του μικροοργανισμού, την ηλικία της καλλιέργειας, τη σύνθεση του θρεπτικού μέσου, τη θερμοκρασία, την παρουσία ή απουσία οξυγόνου και ορισμένους άλλους παράγοντες. Έτσι, στο Escherichia coli, μια νέα γενιά σχηματίζεται μετά από 15 ... 30 λεπτά, στα νιτροποιητικά βακτήρια - μετά από 5 ... 10 ώρες, και στο Mycobacterium tuberculosis - μετά από 18 ... 24 ώρες. Όσο πιο βέλτιστες είναι οι συνθήκες, τόσο πιο γρήγορα συμβαίνει η μικροβιακή κυτταρική διαίρεση. Στην ίδια Escherichia coli, όταν καλλιεργείται σε νερό πεπτόνης, η διαίρεση γίνεται μετά από 33 λεπτά και όταν καλλιεργείται σε ζωμό κρέατος-πεπτόνης, μετά από 23 λεπτά. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος έχει επίσης μεγάλη επίδραση στον ρυθμό σχάσης. Έτσι σε παθογόνους μικροοργανισμούς προσαρμοσμένους στη θερμοκρασία του σώματος των ζώων και των ανθρώπων, η αναπαραγωγή σε θερμοκρασία 37 ... 39 0 C συμβαίνει αρκετές φορές πιο γρήγορα από ό, τι σε θερμοκρασία 18 ... 20 0 C.

Η αναπαραγωγή των μικροοργανισμών συμβαίνει, αν και γρήγορα, αλλά όχι χωρίς όρια. Υπό φυσικές συνθήκες, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που περιορίζουν την ανάπτυξη των μικροβιακών πληθυσμών. Αυτά περιλαμβάνουν: εξάντληση του θρεπτικού μέσου, δυσμενή θερμοκρασία, φως, απόβλητα των ίδιων των μικροοργανισμών, που συσσωρεύονται στο θρεπτικό μέσο. Η διαδικασία ανάπτυξης ενός βακτηριακού πληθυσμού σε ένα μη αντικαταστάσιμο μέσο προχωρά άνισα, αλλά έχει τα δικά του μοτίβα και μια συγκεκριμένη αλληλουχία. Σε αυτή τη διαδικασία, συνηθίζεται να διακρίνουμε διάφορες φάσεις. Οι φάσεις ανάπτυξης ενός βακτηριακού πληθυσμού διαφέρουν ως προς το χρόνο και τον αριθμό των ζώντων και των πεθαμένων μικροοργανισμών. Η ιστορία της ανάπτυξης κάθε μεμονωμένου πληθυσμού θα διαφέρει σημαντικά, η σειρά με την οποία μια φάση αντικαθιστά μια άλλη παραμένει αμετάβλητη.

ΕΓΩ.Αρχική φάση (στάσιμη, λανθάνουσα, φάση ηρεμίας). Αντιπροσωπεύει την περίοδο από τη στιγμή της σποράς των βακτηρίων σε ένα θρεπτικό μέσο έως την έναρξη της ανάπτυξής τους. Σε αυτή τη φάση, ο αριθμός των βακτηρίων δεν αυξάνεται, αλλά μπορεί ακόμη και να μειωθεί.

II.Φάση αναπαραγωγικής καθυστέρησης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα βακτηριακά κύτταρα αναπτύσσονται εντατικά, αλλά πολλαπλασιάζονται ασθενώς. Η διάρκεια είναι περίπου δύο ώρες και εξαρτάται από μια σειρά από συνθήκες: την ηλικία της καλλιέργειας, τα βιολογικά χαρακτηριστικά των μικροοργανισμών, τη χρησιμότητα του θρεπτικού μέσου, τη θερμοκρασία κ.λπ.

III.λογαριθμική φάση. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο ρυθμός αναπαραγωγής των κυττάρων και η αύξηση του πληθυσμού είναι μέγιστες.

IV.Φάση αρνητικής επιτάχυνσης. Εμφανίζεται λόγω της εξάντλησης του θρεπτικού μέσου, δηλ. τα συγκεκριμένα θρεπτικά συστατικά που είναι απαραίτητα για τη βιωσιμότητα αυτού του είδους εξαντλούνται. Ο ρυθμός αναπαραγωγής των βακτηρίων μειώνεται, ο αριθμός των ατόμων που διαιρούνται μειώνεται και ο αριθμός των θανάτων αυξάνεται.

v.Στατική φάση του μέγιστου. Ο αριθμός των νέων βακτηρίων είναι σχεδόν ίσος με τον αριθμό των νεκρών, δηλ. υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ των νεκρών κυττάρων και των νεοσχηματισθέντων.

VI.Φάση επιτάχυνσης θανάτου. Η υπεροχή του αριθμού των νεκρών κυττάρων έναντι των νεοσχηματισμένων κυττάρων προοδεύει.

VII.Φάση λογαριθμικού θανάτου. Ο κυτταρικός θάνατος συμβαίνει με σταθερό ρυθμό.

αναπαραγωγή

n Τα βακτήρια πολλαπλασιάζονται δυαδική σχάση, λιγότερο συχνά με εκβλάστηση, ακτινομύκητες - από σπόρια και κατακερματισμό.

n Gram-αρνητικά βακτήριαδιαιρούνται με στένωση.

n Gram-θετικά βακτήριαδιαιρούνται με την εσωτερική ανάπτυξη των συντιθέμενων τοιχωμάτων διαίρεσης στο κύτταρο

Αφού εισαχθούν στο μέσο, ​​τα βακτήρια προσαρμόζονται στις συνθήκες του και πολλαπλασιάζονται σχετικά αργά (φάση καθυστέρησης). Στη συνέχεια έρχεται η φάση της εκθετικής ανάπτυξης (εκθετική φάση). Περαιτέρω, το περιβάλλον εξαντλείται, τοξικά μεταβολικά προϊόντα συσσωρεύονται σε αυτό, γεγονός που εκδηλώνεται με μείωση του ρυθμού αναπαραγωγής και διακοπή της αύξησης του αριθμού των κυττάρων (στάσιμη φάση).

Έτσι, η ανάπτυξη σε μια περιοδική καλλιέργεια υπακούει σε νόμους που ισχύουν όχι μόνο για μονοκύτταρους, αλλά και για πολυκύτταρους οργανισμούς. Στη συνέχεια, η βακτηριακή καλλιέργεια μπορεί να πεθάνει ή να μειωθεί σημαντικά (φάση θανάτου). Τα είδη που σχηματίζουν σπόρους περνούν στο στάδιο της σπορίωσης· στα είδη που σχηματίζουν σπόρους, είναι δυνατός ο σχηματισμός αναβιοτικών μορφών (βλ. παρακάτω). Σε ορισμένες περιπτώσεις, η φάση της επιτάχυνσης της ανάπτυξης (η αρχή της εκθετικής φάσης) και η φάση της επιβράδυνσης της ανάπτυξης (μετάβαση στη στατική φάση) διακρίνονται επιπλέον.

Φάση καθυστέρησηςΗ ανάπτυξη των βακτηρίων αντιστοιχεί σε μια περίοδο φυσιολογικής προσαρμογής, συμπεριλαμβανομένης της επαγωγής ενζύμων, της σύνθεσης και της συναρμολόγησης των ριβοσωμάτων. Η διάρκεια της φάσης εξαρτάται κυρίως από την ηλικία του βακτηριακού εμβολίου και τις προηγούμενες συνθήκες καλλιέργειας.Εάν το εμβόλιο ληφθεί από παλιά καλλιέργεια (στη φάση στατικής ανάπτυξης), τα βακτήρια χρειάζονται χρόνο για να προσαρμοστούν στις νέες συνθήκες. Εάν οι πηγές ενέργειας και άνθρακα στο νέο περιβάλλον είναι διαφορετικές από εκείνες που ήταν διαθέσιμες στην προηγούμενη καλλιέργεια, τότε η προσαρμογή σε νέες συνθήκες μπορεί να απαιτήσει τη σύνθεση νέων ενζύμων που δεν χρειάζονταν προηγουμένως.

Εκθετική ΦάσηΗ βακτηριακή ανάπτυξη (λογαριθμική) χαρακτηρίζεται από τον μέγιστο ρυθμό κυτταρικής διαίρεσης. Για ένα συγκεκριμένο βακτηριακό είδος υπό συγκεκριμένες συνθήκες ανάπτυξης, ο χρόνος δημιουργίας (δηλαδή ο χρόνος που απαιτείται για να διπλασιαστεί ο αριθμός των βακτηρίων) είναι σταθερός σε όλη τη λογαριθμική φάση, αλλά ποικίλλει μεταξύ των ειδών και των στελεχών, και εξαρτάται επίσης από τη σύνθεση του μέσου και συνθήκες καλλιέργειας. Ο χρόνος παραγωγής στο βέλτιστο μέσο μπορεί να είναι σύντομος (για Escherichia coli 20 λεπτά) ή μεγάλος (για Mycobacterium tuberculosais 6 ώρες). Σε αυτή τη φάση, η μέγιστη συσσώρευση βακτηριακών μεταβολιτών (π.χ. τοξίνες, βακτηριοσίνες) εμφανίζεται στο μέσο.

Στατική φάσηανάπτυξη βακτηρίων. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η διαθεσιμότητα των απαραίτητων θρεπτικών συστατικών γίνεται ο περιοριστικός παράγοντας. Αποκαθίσταται μια ισορροπία μεταξύ της κυτταρικής ανάπτυξης και διαίρεσης και της διαδικασίας κυτταρικού θανάτου. Τα βακτήρια που σχηματίζουν σπόρους (για παράδειγμα, τα γένη Bacillus και Clostridium) μπορούν να εισέλθουν στη φάση σπορίωσης, η οποία ενεργοποιείται όταν τα βακτήρια βρίσκονται σε συνθήκες περιορισμένης διατροφής. Σε μια συγκεκριμένη στιγμή, η αναλογία των νεκρών, των νεοσχηματισμένων και των αναπαυόμενων κυττάρων γίνεται σταθερή. μια τέτοια κατάσταση είναι γνωστή ως η μέγιστη στατική φάση. Η βιομάζα των βακτηρίων στη στατική φάση αναφέρεται ως "απόδοση" ή "απόδοση βιομάζας" (διαφορά μεταξύ μέγιστης και αρχικής βιομάζας). ή «οικονομικός συντελεστής» εάν η αύξηση της βιομάζας σχετίζεται με μονάδα υποστρώματος περιορισμού της ανάπτυξης.

φάση θανάτου(παρακμή, λύση) περιλαμβάνει μια περίοδο λογαριθμικού θανάτου, που μετατρέπεται σε περίοδο μείωσης του ρυθμού θανάτου των βακτηρίων. Οι λόγοι για τον θάνατο των βακτηρίων σε κανονικά θρεπτικά μέσα δεν είναι απολύτως σαφείς. Υπάρχουν σαφείς περιπτώσεις όπου τα οξέα συσσωρεύονται στο μέσο (κατά την ανάπτυξη των Escherichia, Lactobacillus). Μερικές φορές τα βακτήρια καταστρέφονται από τα δικά τους ένζυμα (αυτόλυση). Ο ρυθμός θανάτου ποικίλλει ευρέως ανάλογα με τις συνθήκες του οικοτόπου και τα χαρακτηριστικά του μικροοργανισμού (για παράδειγμα, τα εντεροβακτήρια πεθαίνουν αργά και οι βάκιλλοι πεθαίνουν γρήγορα).

Μέθοδος βαθιάς καλλιέργειαςβακτήρια χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική καλλιέργεια βακτηριακής βιομάζας, για την οποία χρησιμοποιούνται ειδικοί λέβητες-αντιδραστήρες. Είναι εξοπλισμένα με συστήματα διατήρησης της θερμοκρασίας, παροχής διαφόρων θρεπτικών συστατικών στο ζωμό, ανάμειξης βιομάζας και συνεχούς παροχής οξυγόνου. Η δημιουργία αερόβιων συνθηκών σε όλο το πάχος του μέσου συμβάλλει στη ροή των ενεργειακών διεργασιών κατά μήκος της αερόβιας οδού, γεγονός που συμβάλλει στη μέγιστη αξιοποίηση του ενεργειακού δυναμικού της γλυκόζης και, κατά συνέπεια, στη μέγιστη απόδοση βιομάζας.

Μέθοδος μέσων ροής(μέθοδος βιομηχανικής καλλιέργειας) σας επιτρέπει να διατηρείτε συνεχώς τη βακτηριακή καλλιέργεια στη φάση εκθετικής ανάπτυξης, η οποία επιτυγχάνεται με τη συνεχή εισαγωγή θρεπτικών ουσιών και την απομάκρυνση ορισμένου αριθμού βακτηριακών κυττάρων. Η παρουσία βακτηρίων στο στάδιο της εκθετικής ανάπτυξης εξασφαλίζει τη μέγιστη απόδοση διαφόρων βιολογικά δραστικών ουσιών (βιταμίνες, αντιβιοτικά κ.λπ.).

Η ανάπτυξη ενός βακτηριακού κυττάρου πρέπει να γίνει κατανοητή ως αύξηση της μάζας του κυτταροπλάσματός του, η οποία συμβαίνει ως αποτέλεσμα της σύνθεσης κυτταρικού υλικού στη διαδικασία της διατροφής. Η ανάπτυξη ενός βακτηριακού πληθυσμού περνά από 4 στάδια: 1) φάση υστέρησης, 2) εκθετική ή λογαριθμική φάση, 3) στατική φάση, 4) φάση θανάτου.

ΦΑΣΗ ΟΥΣΤΕΡΗΣΗΣ (4-5 ώρες) Εμφανίζεται μετά την εισαγωγή του σπόρου στο μέσο. Αυτή είναι η περίοδος προσαρμογής των βακτηρίων σε ένα θρεπτικό μέσο, ​​όταν συμβαίνει διαφορική ενεργοποίηση εξω- και ενδοενζύμων για την επακόλουθη υλοποίηση μιας αντίδρασης ενζύμου-υποστρώματος. Με σταθερή περιεκτικότητα σε DNA, υπάρχει απότομη αύξηση της βακτηριακής πρωτεΐνης και του RNA.

LAG-PHASE (4-5 ώρες) Η διάρκεια της υστέρησης φάσης, κατά κανόνα, είναι σύντομη, μετριέται σε ώρες και εξαρτάται από τον τύπο των βακτηρίων, την πολλαπλότητα της σποράς σε ένα δεδομένο μέσο, ​​την κατάσταση της καλλιέργειας, τη θερμοκρασία που χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη και τη σύνθεση του θρεπτικού μέσου. Ελλείψει ορατών εκδηλώσεων ανάπτυξης στη φάση υστέρησης, εμφανίζεται αύξηση της βιομάζας, ως αποτέλεσμα της οποίας το μέγεθος του βακτηριακού κυττάρου αυξάνεται αρκετές φορές.

ΦΑΣΗ LAG (4-5 ώρες) Έχοντας φτάσει σε ένα ορισμένο μέγεθος, «συσσωρεύοντας» την απαιτούμενη ποσότητα πρωτεΐνης, RNA και DNA, ενεργοποιώντας εξω- και ενδοένζυμα, το βακτηριακό κύτταρο αρχίζει να διαιρείται ενεργά. Η αναπαραγωγή των βακτηρίων γίνεται με εγκάρσια κυτταρική διαίρεση.

ΦΑΣΗ ΛΟΓΑΡΙΘΜΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ (5 - 6 ώρες) Αυτή είναι η φάση αναπαραγωγής που πραγματοποιείται με τη δυαδική διαίρεση του μητρικού κυττάρου σε δύο θυγατρικά κύτταρα. «Μια αλυσιδωτή αντίδραση προοδευτικά επιταχυνόμενης δυαδικής σχάσης βακτηριακών κυττάρων οδηγεί σε ταχεία αύξηση της βακτηριακής μάζας στο θρεπτικό μέσο, ​​εντατική κατανάλωση του ενεργειακού υποστρώματος του και συσσώρευση βακτηριακών μεταβολικών προϊόντων.

ΣΤΑΘΜΕΝΗ ΦΑΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ Ως αποτέλεσμα, το περιβάλλον γίνεται όλο και πιο δυσμενές για την περαιτέρω ανάπτυξη και αναπαραγωγή των βακτηρίων. Κατά τη διάρκεια της στατικής φάσης, ο ρυθμός αναπαραγωγής παραμένει σταθερός. Ανάλογα με τον τύπο των καλλιεργούμενων βακτηρίων, μπορεί να διαρκέσει πολύ, μετά το οποίο ξεκινά το τέταρτο στάδιο -

ΦΑΣΗ ΘΑΝΑΤΟΥ Η φάση θανάτου χαρακτηρίζεται από τον προοδευτικό θάνατο των βακτηριακών κυττάρων με λογαριθμικό τρόπο. Η διάρκεια αυτής της φάσης είναι από 48 ώρες έως αρκετές εβδομάδες.

Η φύση της βακτηριακής ανάπτυξης σε υγρά θρεπτικά μέσα είναι διαφορετική - διάχυτη θολότητα του θρεπτικού μέσου, - σχηματισμός φιλμ ή ιζήματος (ανάπτυξη κοντά στον πυθμένα), - ανάπτυξη με τη μορφή "μπάλας βαμβακιού". Το πρότυπο ανάπτυξης σε ένα υγρό θρεπτικό μέσο χρησιμοποιείται για τη διαφοροποίηση των βακτηρίων.

Θρεπτικά μέσα Για την καλλιέργεια βακτηρίων σε εργαστηριακές συνθήκες, χρησιμοποιούνται τεχνητά θρεπτικά μέσα διαφόρων συνθέσεων. Για τις αρχικές καλλιέργειες (πρωτογενείς) χρησιμοποιούνται συνηθισμένα ή απλά θρεπτικά μέσα (άγαρ κρέατος-πεπτόνης, ζωμός κρέατος-πεπτόνης). Τα σύνθετα περιλαμβάνουν εκλεκτικά και διαφοροδιαγνωστικά θρεπτικά μέσα.

Θρεπτικά μέσα Τα εκλεκτικά μέσα εξασφαλίζουν την ανάπτυξη μόνο ενός συγκεκριμένου τύπου μικροοργανισμών, ενώ η μικροχλωρίδα που τη συνοδεύει καταστέλλεται από ειδικά πρόσθετα. Τα διαφορικά διαγνωστικά θρεπτικά μέσα χρησιμοποιούνται για τη μελέτη των βιοχημικών ιδιοτήτων των μικροοργανισμών και καθιστούν δυνατή τη διαφοροποίηση των βακτηρίων με ενζυματική δραστηριότητα.

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Καθώς μελετήθηκαν και απομονώθηκαν νέοι τύποι βακτηρίων, κάθε νέα ταξινόμηση αντανακλούσε το επίπεδο ανάπτυξης της επιστήμης. Η ταξινόμηση των μικροοργανισμών, δηλαδή η συστηματοποίηση όλων των γνωστών ειδών, βασίστηκε σε μια σειρά από χαρακτηριστικά:

Η αλληλουχία προσδιορισμού του μικροοργανισμού Ι. Σε ποιο βασίλειο ανήκει - προκαρυωτικό ή ευκαρυωτικό II. Ποια από τις κύριες κατηγορίες έχει: 1. Gram-αρνητικά ευβακτήρια με κυτταρικά τοιχώματα. 2. Gram-θετικά ευβακτήρια με κυτταρικά τοιχώματα. 3. Ευβακτήρια χωρίς κυτταρικά τοιχώματα. 4. Αρχαιοβακτήρια.

Είναι γνωστές συνολικά 35 ομάδες μικροοργανισμών III. Σε ποια ομάδα σε 4 κατηγορίες ανήκει ο μικροοργανισμός: 1. Σπειροχαίτες 2. Αερόβια / μικροαερόφιλα, κινητά, σπειροειδή /, βιβροειδή, αρνητικά κατά gram βακτήρια. 3. Μη κινητικά Gram-αρνητικά, κυρτά βακτήρια. 4. Gram-αρνητικά, αναερόβια, μικροαερόφιλα καλάμια και κόκκοι.

I. Gram-αρνητικά ευβακτήρια με κυτταρικό τοίχωμα 5. Προαιρετικές αναερόβιες, Gram-αρνητικές ράβδοι. 6. Gram-αρνητικές, αναερόβιες, ίσιες, καμπύλες και σπειροειδείς ράβδοι. 7. Βακτήρια που πραγματοποιούν την αναγωγή αφομοίωσης θειικού ή θείου. 8. Αναερόβιοι gram-αρνητικοί κόκκοι. 9. Ρικέτσια και χλαμύδια.

I. Gram-αρνητικά ευβακτήρια με κυτταρικό τοίχωμα 10. Ανοξυγονικά φωτοτροφικά βακτήρια. 11. Οξυγόνα φωτοτροφικά βακτήρια. 12. Αερόβια χημειολιθοτροφικά βακτήρια. 13. Βακτήρια που εκκολάπτουν ή/και σχηματίζουν εκβλάστηση. 14. Βακτήρια με περιβλήματα. 15. Μη φωτοσυνθετικά ολισθαίνοντα βακτήρια που δεν σχηματίζουν καρποφόρα σώματα. 16. Γλιστρούντα βακτήρια που σχηματίζουν καρποφόρα σώματα.

II. Gram-θετικά ευβακτήρια με κυτταρικά τοιχώματα. 1. Gram-θετικοί κόκκοι. 2. Θετικές κατά Gram ράβδοι και κόκκοι που σχηματίζουν ενδοσπόρια. 3. Ράβδοι με κανονικό σχήμα, θετικές κατά Gram που δεν σχηματίζουν σπόρια. 4. Ράβδοι ακανόνιστου σχήματος θετικές κατά Gram που δεν σχηματίζουν σπόρια. 5. Μυκοβακτήρια. 6. Ακτινομύκητες.

IV. Αρχαιοβακτήρια. 1. Μεθανογόνα. 2. Θειικά αναγωγικά αρχαία. 3. Εξαιρετικά αλόφιλα αρχαιβακτήρια. 4. Αρχαιοβακτήρια χωρίς κυτταρικό τοίχωμα. 5. Ακραία θερμόφιλα και υπερθερμόφιλα που μεταβολίζουν το S

Η αλληλουχία προσδιορισμού του μικροοργανισμού IV. Σε ποιο γένος ανήκει ο μικροοργανισμός; V. Σε ποια οικογένεια ανήκει ο μικροοργανισμός. VI. Τι είδους μικροοργανισμός είναι;

Κατασκευή της ταξινομικής ονομασίας του μικροοργανισμού. 1. ΒΑΣΙΛΕΙΟ 2. ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ. 3. ΟΜΑΔΑ. 4. ΡΟΔ. 5. ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ. 6. ΠΡΟΒΟΛΗ

Πλεονεκτήματα της σύγχρονης ταξινόμησης μικροοργανισμών Η φυλογενετική συστηματοποίηση που δημιουργήθηκε μέχρι σήμερα έχει όλα τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα μιας ταξινόμησης που βασίζεται σε ένα μόνο χαρακτηριστικό. Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν την σχεδόν πλήρη ταυτότητα των αποτελεσμάτων που λαμβάνονται σε διάφορα εργαστήρια σε όλο τον κόσμο. Για να καθορίσουν το είδος, άρχισαν επίσης να αξιολογούν επιπλέον τον βαθμό ομολογίας DNA-DNA χρησιμοποιώντας στελέχη τύπου.

Μειονεκτήματα της υπάρχουσας ταξινόμησης μικροοργανισμών. Το μειονέκτημα της υπάρχουσας ταξινόμησης είναι ότι δεν δίνει μια ιδέα για τις λειτουργίες των βακτηρίων. Επομένως, η δημιουργία μιας φαινοτυπικής ή λειτουργικής ταξινόμησης έχει πλέον μεγάλη σημασία για τους πρακτικούς μικροβιολόγους. Για να προσδιορίσετε γρήγορα την ταξινομική θέση των μικροοργανισμών, χρησιμοποιήστε το Burgee's Key. Αυτό το βιβλίο αναφοράς ενημερώνεται συνεχώς με νέες ομάδες απομονώσεων και ανατυπώνεται περιοδικά. Η 11η έκδοση είναι επί του παρόντος ενημερωμένη.

Σχηματισμός σύγχρονης ταξινόμησης μικροοργανισμών. Στο παρόν στάδιο, η αναγνώριση της φυλογενετικής θέσης των προκαρυωτών, συμπεριλαμβανομένων των μη καλλιεργημένων, αναπτύσσεται με βάση τις νουκλεοτιδικές αλληλουχίες 16 S-p RNA. Η βελτιωμένη τεχνική αλληλουχίας και επεξεργασίας δεδομένων έχει κάνει αυτή την προσέγγιση πρακτικά αδιαμφισβήτητη στον προσδιορισμό της γενικής συσχέτισης νέων οργανισμών. Η περιγραφή νέων κατηγοριών βακτηρίων τα τελευταία 50 χρόνια ήταν πολύ γρήγορη, χάρη στην πρόοδο στη μελέτη των αναερόβιων.

Η διαφορά μεταξύ ταξινόμησης και ταυτοποίησης Εκτός από τις ταξινομήσεις, στη μικροβιολογία υπάρχουν σχήματα για τον εντοπισμό απομονωμένων βακτηριακών καλλιεργειών. Για τη δημιουργία ενός σχήματος αναγνώρισης, επιλέγονται τέτοια σημάδια μικροοργανισμών που είναι εύκολο να προσδιοριστούν και για την ταξινόμηση, πολύπλοκες μέθοδοι συχνά απαιτούν τη χρήση. Σε αυτήν την περίπτωση, το σχήμα αναγνώρισης θα πρέπει να περιλαμβάνει μικρό αριθμό χαρακτήρων και για ταξινομικό ορισμό, η ταξινόμηση χρησιμοποιεί όσο το δυνατόν περισσότερους χαρακτήρες.

ΣΑΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ. ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΑΤΕ ΤΗ ΔΙΑΛΕΞΗ Νο. 3 ΜΕ ΤΗ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ: «ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ. ΕΞΕΛΙΞΗ ΚΑΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ».