Croissance et reproduction de micro-organismes. Méthodes et vitesse de reproduction

La reproduction des micro-organismes est une augmentation de la concentration de micro-organismes par unité de volume de l'environnement, visant à préserver l'espèce.

Les micro-organismes se caractérisent par :

variété de méthodes de reproduction;

passer d'un mode de reproduction à un autre ;

possibilité d'utilisation simultanée de plusieurs méthodes ;

taux de reproduction élevé.

Méthodes de propagation des micro-organismes

je. Sexuel avecméthode de reproduction observé uniquement chez les eucaryotes.

II. Méthodes de reproduction asexuées.

Division transversale binaire à aire égale (division simple, division isomorphe, mitose) observé dans la plupart des micro-organismes unicellulaires (bactéries, rickettsies, protozoaires, levures), il en résulte deux nouveaux individus filles à part entière, dotés de l'information génétique de la cellule mère, symétriques par rapport à l'axe longitudinal et transversal, le la cellule mère elle-même disparaît.

De plus, chez la plupart des bactéries Gram+, la division se fait par la synthèse d'un septum transverse allant de la périphérie vers le centre (Fig. 63A). Les cellules de la plupart des bactéries Gram se divisent par constriction cellulaire (la cellule devient plus fine au milieu) (Fig. 63B).

Bourgeonnant (fission binaire inégale) observé chez les représentants des genres Franciselle Et Mycoplasme et des champignons ressemblant à des levures. Lors du bourgeonnement, la cellule mère donne naissance à une cellule fille : à l'un des pôles de la cellule mère, se forme une petite excroissance (bourgeon) qui augmente de taille au cours de la croissance. Peu à peu, le bourgeon atteint la taille de la cellule mère, après quoi il se sépare. Le CS du rein est à nouveau complètement synthétisé (Fig. 63B). Lors du processus de bourgeonnement, la symétrie n'est observée que par rapport à l'axe longitudinal. Il existe des différences morphologiques et physiologiques entre les cellules mères et filles. La nouvelle cellule fille s'adapte mieux aux conditions changeantes.

Fragmentation des formes filamenteuses caractéristique du genre Actinomyces Et Mycoplasme.

Formation d'exospores typique pour Streptomycètes, champignons de type levure et moisissures.

Un cycle de développement particulier Tia observé dans Chlamydia. Seules les formes végétatives de chlamydia (corps réticulaires ou initiaux) sont capables de se diviser dans les cellules du macroorganisme. Leur cycle, constitué de plusieurs divisions, se termine par la formation de formes intermédiaires, à partir desquelles se forment des corps élémentaires, donnant naissance à des formes végétatives. Après destruction de la paroi de la vacuole et de la cellule hôte, les corps élémentaires sont libérés et le cycle se répète. Le cycle dure 40 à 48 heures.

Division multiple décrit pour un groupe de cyanobactéries unicellulaires. La fission multiple est basée sur le principe de la fission binaire à zone égale. La différence est que dans ce cas, après la fission binaire, les cellules filles résultantes ne se développent pas, mais subissent à nouveau une division (Fig. 63D).

Fission multiple (schizogonie)également décrit chez les protozoaires (plasmodes du paludisme) : le matériel nucléaire est divisé en de nombreux nucléoles, entourés de zones de cytoplasme, entraînant la formation de nombreuses cellules filles.

Mécanisme et phases de division simple

A. Croissance jusqu’à un certain degré de maturité. La croissance cellulaire n’est pas illimitée et après avoir atteint une certaine taille, la cellule bactérienne commence à se diviser. Lors de la division, la croissance cellulaire ralentit et reprend après la division.

B. Caryocinèse ( Réplication de l'ADN et d division du nucléoïde). Un signal provient du cytoplasme mature qui active le gène initiateur sur l'ADN. Les micro-organismes, sous l'influence du gène initiateur, synthétisent une protéine initiatrice qui agit sur le gène réplicateur - une section spéciale de l'ADN à partir de laquelle commence le doublement de l'ADN et la division en deux brins.

La division d'une molécule d'ADN (réplication) se produit selon un mécanisme semi-conservateur et précède normalement toujours la division cellulaire. La réplication de l'ADN commence au point de fixation du chromosome circulaire au CPM, où est localisé l'appareil enzymatique responsable de la réplication.

Le mécanisme de réplication de l'ADN s'exprime par la rupture des liaisons hydrogène entre ses deux chaînes polynucléotidiques, leur déroulement et la synthèse de nouvelles chaînes avec une séquence complémentaire de bases le long de chaque ancien brin à l'aide de l'ADN polymérase. Après divergence en cellules filles le long d'une ancienne et d'une nouvelle chaîne polynucléotidique, les liaisons hydrogène sont restaurées entre elles et un ADN double brin semi-conservateur se forme.

Normalement, il existe une certaine relation temporelle entre la réplication des chromosomes et la division cellulaire bactérienne. L'exposition à divers facteurs chimiques et physiques, conduisant à la suppression de la réplication de l'ADN, arrête également la division cellulaire. Cependant, dans certaines conditions, le lien entre les deux processus peut être rompu et les cellules peuvent se diviser en l’absence de synthèse d’ADN.

B. Cytocinèse (division cellulaire). Parallèlement à la réplication des molécules d'ADN, la synthèse membranaire se produit à côté du mésosome, dans la zone de contact de l'ADN avec le CPM. La formation d'un septum conduit à la division cellulaire. Le moment qui déclenche la division cellulaire est la fin de la réplication de l’ADN. Cela conduit à la séparation des molécules d’ADN filles et à la formation de chromosomes séparés. Les cellules filles nouvellement formées se séparent les unes des autres.

L'inhibition de la synthèse membranaire avant la fin de la réplication entraîne une perturbation du processus de division : la cellule cesse de se diviser et grandit. Chez certaines bactéries, la formation d'un septum n'entraîne pas de division cellulaire : des cellules multiloculaires se forment.

D. Divergence des cellules filles résultantes se produit à la suite de la lyse de la couche intermédiaire du CS. Si, après divisions répétées dans un plan, les cellules ne divergent pas, chaînes en forme de tige (Bacille) ou sphérique(Streptocoque) des cellules ou cellules appariées(Neisseria) . La séparation cellulaire est possible avec la séparation de l'une des cellules en se déplaçant le long de la surface d'une autre, ce qui permet de localiser les bactéries. au hasard (Escherichia). Si, lors de la séparation, l'une des cellules filles, sans se détacher du point de division, se déplace selon un arc de cercle, un V-en forme de formulaire (Corynebactérie, Bifidobactérie). Après fission binaire et divergence des cellules dans plusieurs plans, amas de cellules de formes variées : grappes (Staphylocoque), paquets (Sarcina) (Fig. 65). Si la division nucléoïde précède la division cellulaire, polynucléoïde micro-organismes. Sous l'influence de facteurs externes défavorables (sels biliaires, rayons UV, tensioactifs, antibiotiques), la division cellulaire peut s'arrêter tandis que sa croissance se poursuit. Dans ce cas, la formation de formes allongées filiforme cellules.

Riz. 65. Division des coques

Période de génération- l'intervalle de temps pendant lequel le nombre de bactéries double. Le taux de reproduction des micro-organismes et la période de génération dépendent du type de micro-organisme, de la taille et des propriétés de l'inoculum, de la composition du milieu nutritif, de son pH, de son aération, de son incubation. la température et d'autres facteurs. Dans des conditions favorables, de nombreux micro-organismes se divisent en 15 à 30 minutes (E. coli, S. typhi). Chez les micro-organismes exigeants, la division se produit en 45 à 90 minutes (Streptocoque, Corynebactérie) et même après 18 heures (M. tuberculose).

Le terme « croissance », lorsqu’il est appliqué aux micro-organismes, désigne une augmentation de la taille d’un individu, et « reproduction », une augmentation du nombre d’individus dans une population. À mesure qu'une cellule microbienne se développe, son volume augmente beaucoup plus rapidement que sa surface, de sorte que la distribution des nutriments dans le cytoplasme de la cellule devient moins efficace et la cellule se divise. Avant de se diviser, les molécules d'ADN doublent. Chaque cellule fille reçoit une copie de l'ADN de la mère.

Le taux de reproduction de différents microbes cultivés dans les mêmes conditions est différent. Pour la plupart des bactéries, au cours de la période de génération (le temps écoulé), les organismes peuvent utiliser un large éventail de composés organiques oxydables, le plus souvent du glucose. L'énergie est obtenue à partir de ces composés à la suite de leur oxydation ou, plus précisément, du don d'électrons qu'ils font. .

L'ensemble des processus biochimiques, à la suite desquels l'énergie nécessaire à la vie d'une cellule est libérée, est appelé respiration, ou oxydation biologique. En ce qui concerne les micro-organismes, ils parlent de types de respiration anaérobie et aérobie.

Entre deux divisions cellulaires successives) dure en moyenne 15 à 30 minutes ; par exemple, pour E. coli - 15-17 minutes, les agents pathogènes typhoïdes - 23 minutes, Corynebacterium diphtheria - 34 minutes. Mycobacterium tuberculosis se divise plus lentement - une fois toutes les 18 heures, les spirochètes - toutes les 10 heures.

Les modes de reproduction dans les différents groupes de micro-organismes ne sont pas les mêmes : bactéries, rickettsies, spirochètes se reproduisent par division transversale en deux individus égaux. Les bactéries à Gram positif se divisent en formant un septum s'étendant de la périphérie vers le centre. Chez Mycobacterium tuberculosis, un septum transversal se forme à l'intérieur de la cellule, puis il se divise en deux couches et la cellule est divisée en deux parties. La membrane cytoplasmique et la paroi cellulaire participent à la formation du septum. Apparemment, le mésosome, étroitement associé à la membrane cytoplasmique, participe activement au processus de division bactérienne. Les bactéries à Gram négatif et les rickettsies s'amincissent au centre et sont divisées en deux individus par la constriction. La reproduction des bactéries nodulaires et de Fraicisella se produit par la formation d'un bourgeon de taille plus petite que la cellule d'origine. Les bactéries ont également un processus de conjugaison – une connexion temporaire entre deux individus.

La croissance des bactéries et des spirochètes ne s'accompagne pas toujours de leur division. Les sels biliaires, les savons, la pénicilline et les rayons ultraviolets retardent la division cellulaire, entraînant la formation de longs filaments beaucoup plus gros que les cellules d'origine.
Lorsque des bactéries sont introduites dans un milieu nutritif, leurs phases de croissance et de reproduction sont distinguées, qui sont déterminées par la disponibilité des sources de nourriture disponibles et l'accumulation de produits métaboliques toxiques (Fig. 21).

La première phase – latente (phase de latence) – correspond à l’adaptation des bactéries à de nouvelles conditions de vie. Durant cette période, les bactéries s’adaptent au milieu nutritif et aucune croissance n’est observée.

La deuxième phase est une croissance logarithmique (exponentielle), lorsque les bactéries se développent vigoureusement, augmentent en taille et, lorsqu'elles atteignent une certaine taille, commencent à se diviser en deux cellules filles. La division pendant cette période se produit à un rythme constant. Le temps moyen de génération (ou de doublement) pour chaque espèce bactérienne est différent. À ce stade, les bactéries extraient les nutriments de l'environnement, ce qui permet aux produits métaboliques de s'y accumuler.

La troisième phase est la croissance stationnaire, pendant laquelle le nombre d’organismes dans la culture reste constant en permanence. Pendant cette période, la quantité de nutriments dans le milieu nutritif diminue considérablement et l'accumulation de produits métaboliques augmente. Les conditions de vie des micro-organismes deviennent de moins en moins favorables. La durée de la phase stationnaire varie selon les bactéries.

La quatrième phase est la mort, lorsque les cellules bactériennes deviennent de moins en moins nombreuses et meurent. A la fin de cette phase, le nombre de bactéries mourantes commence à prévaloir sur le nombre de cellules viables. La mort complète des microbes dans une culture peut survenir après plusieurs semaines ou mois, selon le type de microbe, la réaction de l'environnement et d'autres facteurs.

Les protozoaires peuvent se reproduire par division transversale, constriction en deux individus égaux - amibes, et par division longitudinale - trypanosomes, lamblia, balantidia. Avant de se diviser en deux individus, les balantidies peuvent échanger leurs noyaux - micronoyaux (le processus de conjugaison) ; le plasmodium paludéen a un cycle de développement asexué et sexuel.

Les virus se multiplient (se reproduisent) uniquement à l'intérieur d'une cellule vivante de l'hôte.

Le processus de reproduction du virus comprend plusieurs étapes :

1) pénétration du virus dans la cellule ;

2) reproduction intracellulaire ;

3) maturation du virus et formation d'enveloppes externes chez certains virus ; 4) isolement du virus de la cellule.

Le processus de pénétration du virus dans une cellule sensible commence par son adsorption à la surface d'une cellule possédant des récepteurs viraux spécifiques. Le processus de libération de l'acide nucléique de la capside et des coques externes commence dans la membrane cytoplasmique de la cellule et se termine dans le cytoplasme (virus de la grippe, vaccin).

La phase de reproduction intracellulaire du virus, ou sa reproduction, commence généralement par les processus de suppression de la synthèse macromoléculaire cellulaire. Tous les systèmes énergétiques de la cellule, ses enzymes, son ARN, ses ribosomes commencent à travailler pour reproduire le virus. La cellule affectée fournit au virus des nucléotides pour la construction des acides nucléiques et des acides aminés pour les protéines. La réplication (anglais répliquer - copie, répétition) de l'ARN viral est réalisée à l'aide d'enzymes - polymérases, et la molécule d'ARN du virus elle-même sert de matrice. Dans les virus contenant de l'ADN, l'ARN spécifique est synthétisé sur une matrice d'ADN dans le noyau cellulaire, qui détermine ensuite la synthèse de l'ADN et des protéines viraux. Les protéines virales sont synthétisées dans les ribosomes cellulaires.

La maturation de la particule virale, l'enceinte de l'acide nucléique viral dans la capside, se produit dans le noyau de la cellule affectée (herpèsvirus, adénovirus) ou dans le cytoplasme (virus de la variole, rhabdovirus, picornavirus). La formation d'enveloppes externes chez les myxovirus et les togavirus se produit lors du passage à travers la membrane cytoplasmique de la cellule hôte. Le virus de l'herpès reçoit une partie de son enveloppe externe en passant à travers la membrane du noyau cellulaire.

L'isolement d'un virus à partir d'une cellule peut se produire de différentes manières. Les myxovirus et togavirus, à mesure qu'ils mûrissent, peuvent être sécrétés par la cellule pendant des heures sans l'endommager. Le virus de la polio (qui n'a pas d'enveloppe externe) se forme rapidement dans une cellule, y reste longtemps et est libéré instantanément, sous la forme d'une épidémie. Le résultat final de l’interaction entre le virus et la cellule hôte peut être une destruction rapide et la mort de la cellule. Parfois, les virus peuvent être présents dans une cellule pendant une longue période sans provoquer sa mort, et rester dans un nombre infini de générations cellulaires - virus latents. Dans certains cas, le virus peut être détruit par la cellule sans conséquences visibles (infection virale avortée).

Un certain nombre de facteurs ont un impact significatif sur la croissance et le développement de toutes les bactéries. Parmi les principales raisons figurent :

• température;
• composition chimique de l'environnement;
• acidité (niveau, pH) ;
• humidité;
• lumière.

Changer une ou plusieurs conditions peut supprimer ou accélérer le développement d'une bactérie, la forcer à s'adapter à un nouvel environnement ou entraîner la mort.

Concepts de base

Pour les procaryotes, les notions de croissance et de développement sont quasiment identiques. Ils signifient qu'au cours de la vie, un micro-organisme individuel ou un groupe de bactéries synthétise du matériel cellulaire (protéine, ADN, ARN), ce qui entraîne une augmentation de la masse cytoplasmique. La croissance se poursuit pendant un certain temps jusqu'à ce que la cellule devienne capable de se reproduire, puis le développement des bactéries s'arrête.

La reproduction se caractérise par la capacité de se reproduire. Le résultat de ce processus est une augmentation du nombre de micro-organismes par unité de volume, c'est-à-dire qu'une croissance démographique se produit.

Toutes les substances et structures de la cellule peuvent croître et se développer proportionnellement. Dans ce cas, les microbiologistes parlent de croissance équilibrée. Il n’en est pas ainsi si les caractéristiques de l’environnement changent. Ensuite, certains produits métaboliques commencent à prédominer et la production d'autres substances s'arrête. Connaissant ce schéma, les scientifiques déséquilibrent délibérément le processus de croissance afin de synthétiser des composés utiles.

Cycle de vie d'une cellule bactérienne

La division cellulaire d'un micro-organisme, par laquelle se produit la reproduction, se caractérise par un cycle de temps assez court. La vitesse de formation d’une colonie microbienne est influencée par tous les facteurs énumérés ci-dessus. Dans un environnement suffisamment nutritif avec le pH souhaité et à la température optimale, le temps de génération peut varier de 20 minutes à une demi-heure. Dans l'eau courante, le cycle de développement peut être réduit à 15 à 18 minutes.

Les conditions idéales garantissant une croissance aussi rapide sont assez rares : il n'y a pas de nutrition en quantité requise et l'accumulation de produits de décomposition interfère. Si le scénario offrant les meilleures conditions pour le cycle de reproduction bactérienne se réalisait, alors en une journée, une seule cellule d’E. coli formerait une vaste colonie pesant plusieurs dizaines de milliers de tonnes !

La croissance des micro-organismes a été étudiée dans des réservoirs fermés, où, étant dans l'eau, les bactéries n'ont pas immédiatement commencé à se développer et à se multiplier. Ce n’est qu’une fois entrés dans le milieu nutritif qu’ils se sont adaptés aux nouvelles conditions pendant un certain temps. La reproduction s'est déroulée progressivement jusqu'à ce qu'elle commence à s'atténuer et à s'arrêter complètement. Ces observations ont permis d'identifier certaines phases de développement qui forment le cycle de vie global des bactéries.

1. La phase initiale est caractérisée par l’absence de croissance et de division cellulaire. Le processus d'adaptation est en cours (de 1 à 2 heures).
2. La période de croissance intensive est appelée phase de latence. La division cellulaire commence, mais jusqu'ici très lentement. La durée de cette étape de développement est individuelle pour différents types de bactéries. De plus, le moment de son apparition est influencé par les conditions environnementales.
3. La troisième phase est caractérisée par le début d'une reproduction intensive dont la vitesse augmente de façon exponentielle.
4. La période de génération commence à augmenter vers le début de la quatrième phase. Mais le milieu nutritif est épuisé et la concentration de produits métaboliques augmente. Le taux de reproduction diminue et certaines cellules meurent.
5. Cette phase du cycle est caractérisée par la préservation du signe égal entre les cellules nouvellement apparues et le nombre de micro-organismes morts. La population continue d'augmenter légèrement.
6. Les sixième et septième phases complètent le cycle de développement. C'est le moment de la mort cellulaire, le nombre de cellules mourantes commence à dominer.
7. À la huitième étape finale, le cycle de vie des bactéries se termine. Le taux de mortalité diminue, mais sous l'influence de facteurs environnementaux défavorables, la mort continue.

Les étapes décrites correspondent à une culture de bactéries non fluide. Pour éviter un ralentissement de la croissance, de nouvelles portions de nutriments peuvent être constamment introduites dans l'environnement, en éliminant ainsi les produits métaboliques. Cela permet de garantir que les micro-organismes nécessaires sont constamment en période de développement. Ce principe de culture continue de micro-organismes est utilisé par exemple dans un aquarium.

L'humidité comme condition nécessaire à la vie des micro-organismes

Pour croître et se développer, les bactéries ont besoin que le taux d’humidité de leur environnement soit maintenu à un certain niveau. L'eau joue un rôle important dans le métabolisme ; elle aide à maintenir une pression osmotique normale dans la cellule bactérienne et la rend viable. Par conséquent, presque tous les procaryotes aiment l'humidité et une baisse de cet indicateur à une valeur inférieure à 20 % est considérée comme un facteur destructeur de croissance.

Moins l’environnement contient d’eau, plus le processus de reproduction est passif. Cette affirmation se vérifie plus facilement sur les produits alimentaires : ils durent beaucoup plus longtemps une fois secs. Mais cette méthode de traitement et de stockage n’est pas universelle. Le séchage retarde la croissance de certaines bactéries et microbes, mais certains conserveront leur fonctionnalité.

L'influence de l'acidité moyenne sur la viabilité des bactéries

L'acidité de l'environnement est l'un des indicateurs les plus importants pour la croissance et le développement des micro-organismes. Il est désigné par le symbole pH et est considéré dans la plage de 0 à 14. Les environnements acides correspondent aux valeurs de 0 à 6, pour les environnements alcalins l'indicateur varie de 8 à 14, et le point neutre est considéré comme un Niveau de pH de 7,07. Les nombres optimaux pour le développement des micro-organismes sont ceux qui caractérisent un environnement neutre.

La plage de pH de 1 à 11 est la limite à laquelle certaines bactéries parviennent à survivre. Mais pour la plupart, leur croissance s'arrête à un niveau d'acidité de 4. Si la valeur du pH est déterminée à 9, alors presque tous les micro-organismes connus cessent de se reproduire. Autrement dit, pour le développement et la croissance des bactéries, il est important que l'acidité soit comprise entre 4 et 9.

Il existe une espèce de procaryotes pour laquelle il est vital que le pH soit le plus acide possible. Elles sont appelées acidophiles et appartiennent au type de bactéries lactiques. Lorsqu’ils se retrouvent dans le lait, ils commencent à transformer les glucides qu’il contient en acide lactique. Ce sont des acteurs importants dans le processus d’obtention de produits probiotiques.

Les propriétés bénéfiques des micro-organismes lactiques acidophiles sont également utilisées pour créer des médicaments. Ils ont un effet bénéfique non seulement sur la fonction intestinale, mais aident également à faire face à un certain nombre d'autres maladies. Abaisser le niveau de pH afin de conserver les aliments pour l'hiver est utilisé par chaque femme au foyer. L'ajout de vinaigre crée un environnement acide dans lequel les micro-organismes pathogènes ne peuvent pas survivre.

Certaines bactéries lactiques, au cours du processus de croissance et de développement, se caractérisent par la synthèse d'acide en quantités si importantes que le pH chute à un niveau critique et elles cessent de se développer ou meurent. Il existe également de véritables détenteurs de records de survie et de fonctionnement réussi dans des environnements acides. Ainsi, à un pH optimal de 2,5, la bactérie lactique acidophile Thiobacillus thooxidans peut se développer à un niveau d'acidité de 0,9.

Qu’arrive-t-il aux micro-organismes pendant la phase bactéricide ?

Si les bactéries dans des conditions idéales sont capables de se développer très rapidement, alors pourquoi, par exemple, dans le lait fraîchement reçu, ne se développent-elles pas pendant un certain temps ? L'environnement est assez favorable, et même des conditions de traite aseptiques n'excluent pas la présence d'un grand nombre de micro-organismes. Mais le lait frais contient des lacténines, des substances bactéricides qui peuvent inhiber le développement des bactéries pendant un certain temps.

L'effet des lacténines est si fort que de nombreux micro-organismes non seulement ralentissent leur croissance, mais meurent également. La période de leur action, appelée phase bactéricide, se termine progressivement. Cela dépend du nombre initial de bactéries présentes dans le lait et de l'augmentation de la température du produit. L'effet des lacténines peut durer de 2 à 40 heures. Ils tentent de prolonger la phase bactéricide et de refroidir le lait. Après son expiration, la croissance des microbes et des bactéries reprend.

Même si au départ le lait contenait une petite quantité de micro-organismes lactiques, ils commencent progressivement à prédominer. Et afin d'éviter l'aigreur et d'éliminer les bactéries nocives, des méthodes de traitement thermique sont utilisées. Le chauffage, l'ébullition et d'autres types de traitement thermique sont un autre moyen d'éliminer la microflore indésirable des produits. Et nous pouvons citer un autre élément important de l'environnement qui influence la croissance et le développement des bactéries : la température.

De quoi les mésophiles ont-ils peur ?

Les caractéristiques structurelles des bactéries excluent la présence de mécanismes susceptibles de réguler la température. Par conséquent, ils dépendent fortement du refroidissement ou du réchauffement de leur environnement. Selon les préférences de température, les procaryotes sont généralement divisés en :

• Psychrophiles – amateurs de basses températures (plage de 0 à 35°C, optimale 5 à 15°C).
• Thermophiles - ils préfèrent les températures élevées (40 à 80°C sont des conditions d'existence acceptables, mais la valeur optimale est de 55 à 75°C).
• Mésophiles. Ceux-ci incluent la plupart des bactéries, y compris les pathogènes. Leur croissance et leur développement nécessitent des températures de 30 à 45°C. La plage de survie est beaucoup plus large (de 40 à 80°C), mais ce n'est qu'à un niveau optimal de vie que l'activité est la plus active.

L'effet direct de l'augmentation ou de la diminution de la température sur le développement de la microflore permet de lutter contre sa présence sur les produits. Cette mesure thérapeutique revêt une importance particulière dans le cadre de la prévention du botulisme.

Clostridium botulinum, ou une autre raison d'un traitement thermique minutieux des produits

Au cours du processus de croissance et de développement, certains micro-organismes sont capables de produire des substances particulièrement dangereuses pour la santé humaine : les toxines. La bactérie Clostridium botulinum provoque le botulisme, qui est très probablement mortel. Il existe deux types de bactéries :

• végétatif;
• spore

La variante végétative du botulisme n'est pas si dangereuse. Un micro-organisme ayant cette forme d'existence meurt après 5 minutes d'ébullition du produit. Mais les spores du botulisme ne mourront qu'après un traitement de cinq heures et la température doit atteindre un certain point. Les spores sont une sorte de coque protectrice qui préserve longtemps la bactérie dormante. Au bout de quelques mois, elles germent et le botulisme « se réveille ».

Les spores stockent de manière fiable leur précieuse cargaison aussi bien par temps froid que sous l'influence du rayonnement ultraviolet. Une température critique sera de 80°C pour la forme végétative du botulisme et un traitement plus long à 120°C pour la forme sporulée. Ces conditions ne sont pas toujours observées par les femmes au foyer lors de la mise en conserve de produits. Vous pouvez donc également être infecté par des aliments en conserve mal préparés à la maison.

Les premiers signes suivants sont caractéristiques du botulisme :

• douleur dans la partie centrale de l'abdomen;
• crises de diarrhée (de 3 à 10 fois par jour) ;
• mal de tête;
• sensation de faiblesse, de malaise et de fatigue ;
• vomissements périodiques;
• température corporelle élevée (jusqu'à 40°C).

L'apparition du botulisme est un peu moins fréquente, mais peut néanmoins s'accompagner de troubles visuels, d'une vision floue des objets, de la présence de brouillard ou de taches devant les yeux et d'une hypermétropie qui ne se manifestait pas auparavant. Des problèmes respiratoires et des difficultés à avaler sont d’autres symptômes possibles.

Les complications du botulisme se manifestent sous la forme d'infections bactériennes secondaires, par exemple pneumonie, pyélonéphrite, septicémie, trachéobronchite purulente. Une arythmie peut se développer et une myosite affecte les muscles du mollet et de la cuisse. La maladie dure environ trois semaines et grâce à un traitement compétent et rapide du botulisme, la vision perdue, les fonctions respiratoires sont restaurées et la capacité d'avaler revient.

Comment les bactéries se développent-elles dans les aliments ?

Tout aliment consommé par l’homme possède sa propre microflore. Il peut être divisé en deux types :

• spécifique - il s'agit de micro-organismes qui ont été ajoutés intentionnellement afin de conférer certaines qualités gustatives ou aromatiques ;
• non spécifique - il s'agit de bactéries qui ont pénétré le produit par accident (le régime sanitaire n'a pas été respecté à l'usine ou dans le magasin, la durée de conservation et les règles de traitement ont été violées).

Dans le même temps, différents représentants de procaryotes pathogènes préfèrent leur propre type de produits. Les salmonelles, par exemple, sont de fervents mangeurs d’œufs, de viande et de lait. Le danger de contamination réside dans le fait que la pureté du produit ne peut être vérifiée par son aspect. Les salmonelles présentes dans la viande, les abats ou la viande hachée contaminés ne modifient en aucune manière leur couleur, leur goût ou leur odeur. Si les plats préparés à partir de telles matières premières ne subissent pas un traitement thermique approprié, la maladie est inévitable.

Les bâtonnets de Salmonella nécessitent une température de 37°C pour se développer ; ils ne forment pas de spores ni de capsules, mais sont très résistants aux conditions environnementales. Même dans de la viande réfrigérée à 0°C, ils peuvent survivre jusqu'à 140 jours. Dans ce cas, la capacité de diviser n’est pas perdue. Dans les réservoirs ouverts, les salmonelles resteront viables pendant environ 4 mois et dans les œufs d'oiseaux pendant environ un an. La plupart des souches sont capables de survivre à une exposition aux antibiotiques et aux désinfectants.

La salmonelle, qui est l'agent causal de l'infection, vit le plus souvent dans le corps des animaux de ferme. La maladie survient sans symptômes chez les vaches, les chevaux, les moutons, les porcs ou les oiseaux. Les agents pathogènes sont excrétés dans l'urine, la salive, les selles et le mucus nasal, mais les personnes sont le plus souvent infectées par le lait, la viande ou les œufs (voie alimentaire). La salmonelle peut également être transmise par une personne déjà malade (transmission par contact et domestique).

La viande de volaille ou d'animaux peut être contaminée pendant le transport ou la transformation. Pour éviter que les salmonelles ne provoquent des maladies, à la maison, vous ne pouvez suivre que des règles simples pour prévenir toute infection intestinale.

• transformation de haute qualité de la viande, du poisson, des œufs et du lait ;
• achat de produits carnés semi-finis, de produits non transformés provenant d'exploitations privées uniquement s'il existe une conclusion du SES sur la sécurité ;
• le respect des règles d'hygiène personnelle ;
• Un équipement séparé pour couper les aliments crus et cuits vous aidera à éviter de devenir porteur de salmonelles.

Les exploitations agricoles et les autorités de contrôle compétentes doivent surveiller en permanence les conditions de vie des animaux, leur santé et la qualité des produits (notamment la viande) à la sortie.

La maladie évolue comme suit. Les bâtonnets de Salmonella pénètrent dans le tube digestif. Dans la partie supérieure de l’intestin, ils détruisent une partie de la microflore bénéfique, puis commencent à se multiplier dans l’intestin grêle. Dans ce cas, le travail de cette section du tractus gastro-intestinal est perturbé et le péristaltisme en souffre. Ensuite, la maladie devient aiguë, avec intoxication de l'organisme, déshydratation, convulsions et insuffisance rénale aiguë. Il est donc très imprudent de sous-estimer la salmonellose.

Comment maintenir la population de micro-organismes dans un aquarium

Comme nous l’avons déjà mentionné, le nombre de bactéries dans l’eau peut augmenter considérablement. Et ce n'est pas toujours une microflore bénéfique. Pour que les poissons et les plantes de l'aquarium ne tombent pas malades et que l'eau reste propre et dégagée, il existe des préparations spéciales qui aident les micro-organismes bénéfiques à fonctionner ou contiennent les bactéries nécessaires.

Les aquariophiles s'efforcent de garantir que les protozoaires responsables du cycle de l'azote soient toujours présents dans le milieu aquatique. Les préparations visant à maintenir cette microflore sont chargées de garantir la reconstitution des enzymes et des colloïdes naturels dans l'eau de l'aquarium. Les micro-organismes endommagés ou malades, avec un tel soutien, reviennent à la normale et retrouvent leurs capacités perdues.

Les préparations qui améliorent l’état de l’eau d’un aquarium décomposent la matière organique et arrêtent la reproduction et la croissance des algues. Il existe également des solutions permettant de restaurer l'acidité et de la maintenir au niveau requis. Mais ils ne seront efficaces que si l'aquarium n'est pas dans un état de délabrement et que les matériaux filtrants sont remplacés par des neufs.

Des préparations spéciales peuvent également accélérer la transition de l'azote sous une forme simple et réduire la dureté de l'eau. L'équilibre biologique qu'ils créent dans l'aquarium garantit que le taux de formation des déchets sera égal au taux de leur élimination. Et dans une eau non contaminée par des déchets, des bactéries bénéfiques se développent et fonctionnent facilement.

Les micro-organismes dits de départ sont contenus dans les préparations à l'état dormant. Dès qu'ils sont dans l'aquarium, ils sont activés. Ils se propagent dans l’eau et transforment le sol en biofiltre performant. D'autres types de bactéries d'aquarium commencent à convertir les nitrites et l'ammoniac en nitrates. Cela garantit une haute qualité du milieu aquatique.

Les suspensions concentrées fonctionnent très efficacement dans un aquarium. Les marques suivantes sont populaires :

• Tétra.
• Dennerle.
• Séra.
• AquaMed.

Le développement et la croissance des bactéries peuvent devenir un processus contrôlé, c'est pourquoi la connaissance des facteurs qui influencent ces processus est si importante. Et vous n'avez pas besoin d'être un spécialiste hautement spécialisé pour vous intéresser à l'activité vitale des micro-organismes - leur présence garantie partout vous permet d'appliquer avec compétence les informations disponibles dans la vie quotidienne.

Le terme « croissance » fait référence à l'augmentation de la masse cytoplasmique d'une cellule individuelle ou d'un groupe de bactéries suite à la synthèse de matériel cellulaire (par exemple, protéine, ARN, ADN). Ayant atteint une certaine taille, la cellule cesse de croître et commence à se multiplier.

La reproduction des microbes signifie leur capacité à se reproduire, à augmenter le nombre d'individus par unité de volume. En d’autres termes, on peut dire : la reproduction est une augmentation du nombre d’individus dans une population microbienne.

Les bactéries se reproduisent principalement par simple division transversale (propagation végétative), qui se produit dans différents plans, avec formation de diverses combinaisons de cellules (une grappe de raisin - staphylocoques, des chaînes - streptocoques, des composés par paires - diplocoques, des balles, des sacs - sarcina, etc.). Le processus de division comprend un certain nombre d'étapes successives. La première étape commence par la formation d'une cloison transversale dans la partie médiane de la cellule (Fig. 6), constituée initialement d'une membrane cytoplasmique qui divise le cytoplasme de la cellule mère en deux cellules filles. Parallèlement, une paroi cellulaire est synthétisée, formant une véritable cloison entre les deux cellules filles. Dans le processus de division bactérienne, une condition importante est la réplication (doublement) de l'ADN, qui est réalisée par les enzymes ADN polymérase. Lorsque l'ADN double, les liaisons hydrogène sont rompues et deux hélices d'ADN se forment, chacune étant située dans les cellules filles. Ensuite, les ADN filles simple brin rétablissent les liaisons hydrogène et forment à nouveau des ADN double brin.

La réplication de l'ADN et la division cellulaire se produisent à une certaine vitesse inhérente à chaque type de microbe, qui dépend de l'âge de la culture et de la nature du milieu nutritif. Par exemple, le taux de croissance d’E. coli varie de 16 à 20 minutes ; chez Mycobacterium tuberculosis, la division ne se produit qu'après 18 à 20 heures ; Les cellules de culture de tissus de mammifères nécessitent 24 heures. Par conséquent, les bactéries de la plupart des espèces se multiplient près de 100 fois plus rapidement que les cellules cultivées en tissu.

Types de division cellulaire bactérienne. 1. La division cellulaire précède la division, qui conduit à la formation de bâtonnets et de coques « multicellulaires ». 2. Division cellulaire synchrone, dans laquelle la division et la fission du nucléoïde s'accompagnent de la formation d'organismes unicellulaires. 3. La division nucléoïde précède la division cellulaire, provoquant la formation de bactéries multinucléoïdes.

La séparation des bactéries, à son tour, se produit de trois manières : 1) par rupture de séparation, lorsque deux cellules individuelles, se brisant à plusieurs reprises à la jonction, brisent le pont cytoplasmique et se repoussent, et des chaînes se forment (bacilles charbonneux) ; 2) séparation glissante, dans laquelle après division les cellules se séparent et l'une d'elles glisse sur la surface de l'autre (formes individuelles d'Escherichia) ; 3) division sécante, lorsqu'une des cellules divisées décrit avec son extrémité libre un arc de cercle dont le centre est le point de son contact avec une autre cellule, formant une quinque romaine ou cunéiforme (Corynebacterium diphtheria, l hysteria).

Phases de développement de la population bactérienne. Théoriquement, on suppose que si les bactéries disposent des conditions nécessaires à un afflux continu et à une augmentation progressive de la masse de milieu nutritif frais et à l'écoulement des produits excréteurs, alors la reproduction augmentera de manière logarithmique et la mort, arithmétiquement.

Le schéma général de croissance et de reproduction d'une population bactérienne est généralement représenté graphiquement sous la forme d'une courbe qui reflète la dépendance du logarithme du nombre de cellules vivantes dans le temps. Une courbe de croissance typique est en forme de S et permet de distinguer plusieurs phases de croissance qui se succèdent dans un certain ordre :

1. Initiale (phase stationnaire, latente ou de repos). Représente le temps écoulé entre le moment où les bactéries sont inoculées sur un milieu nutritif jusqu'à leur croissance. Durant cette phase, le nombre de bactéries vivantes n’augmente pas et peut même diminuer. La durée de la phase initiale est de 1 à 2 heures.

2. Phase de retard de reproduction. Durant cette phase, les cellules bactériennes se développent rapidement mais se reproduisent faiblement. La durée de cette phase dure environ 2 heures et dépend d'un certain nombre de conditions : l'âge de la culture (les jeunes cultures s'adaptent plus vite que les anciennes) ; caractéristiques biologiques des cellules microbiennes (les bactéries du groupe intestinal se caractérisent par une courte période d'adaptation, tandis que Mycobacterium tuberculosis se caractérise par une longue période) ; l'utilité du milieu nutritif, la température de croissance, la concentration en CO2, le pH, le degré d'aération du milieu, le potentiel redox, etc. Les deux phases sont souvent associées au terme « phase de latence » (anglais lag - lag, delay).

3. Phase logarithmique. Dans cette phase, le taux de reproduction cellulaire et l’augmentation de la population bactérienne sont maximaux. La période de génération (du latin generatio - naissance, reproduction), c'est-à-dire le temps écoulé entre deux divisions successives de bactéries, à ce stade sera constante pour une espèce donnée, et le nombre de bactéries doublera selon une progression géométrique. Cela signifie qu'à la fin de la première génération, deux bactéries se forment à partir d'une cellule, à la fin de la deuxième génération, les deux bactéries, en se divisant, en forment quatre, huit se forment à partir des quatre résultantes, etc. Par conséquent, après n générations , le nombre de cellules dans la culture sera égal à 2n. La durée de la phase logarithmique est de 5 à 6 heures.

4. Phase d'accélération négative. Le taux de reproduction bactérienne cesse d'être maximum, le nombre d'individus en division diminue et le nombre de décès augmente (durée environ 2 heures). L'une des raisons possibles qui ralentissent la prolifération des bactéries est l'épuisement du milieu nutritif, c'est-à-dire la disparition de substances spécifiques à une espèce bactérienne donnée.

5. Phase maximale stationnaire. Dans ce document, le nombre de nouvelles bactéries est presque égal au nombre de bactéries mortes, c'est-à-dire qu'un équilibre se produit entre les cellules mortes et les cellules nouvellement formées. Cette phase dure 2 heures.

6. Phase d'accélération de la mort. Elle se caractérise par une supériorité progressive du nombre de cellules mortes sur le nombre de nouvelles nées. Cela dure environ 3 heures.

7. Phase de mort logarithmique. La mort cellulaire se produit à un rythme constant (durée environ 5 heures).

8. Phase de diminution du taux de mortalité. Les cellules survivantes entrent dans un état de repos.

№ 10 Croissance et reproduction des bactéries. Phases de reproduction.
L'activité vitale des bactéries est caractérisée par la croissance - la formation de composants structurels et fonctionnels de la cellule et la croissance de la cellule bactérienne elle-même, ainsi que la reproduction- l'auto-reproduction, entraînant une augmentation du nombre de cellules bactériennes dans la population.
Les bactéries se multiplient par fission binaire en deux, moins souvent par bourgeonnement. Les actinomycètes, comme les champignons, peuvent se reproduire par spores. Actinomycètes, étant un réservoir ramifiéteria, se reproduisent par fragmentation de cellules filamenteuses. Les bactéries à Gram positif se divisent par croissance interne de septa de division synthétisés dans la cellule et les bactéries à Gram négatif par constriction, ce qui entraîne la formation de figures en forme d'haltère à partir desquelles deux cellules identiques sont formées.
La division cellulaire est précédée deréplication du chromosome bactérien selon un type semi-conservateur (le brin d'ADN double brin s'ouvre et chaque brin est complété par un brin complémentaire), conduisant au doublement des molécules d'ADN du noyau bactérien - le nucléoïde.
La réplication de l'ADN se déroule en trois étapes : l'initiation, l'élongation ou la croissance de la chaîne et la terminaison.
Reproduction de bactéries dans un milieu nutritif liquide. Les bactéries ensemencées dans un certain volume immuable du milieu nutritif, se multipliant, consomment des nutriments, ce qui conduit ensuite à l'épuisement du milieu nutritif et à l'arrêt de la croissance bactérienne. La culture de bactéries dans un tel système est appelée culture par lots, et la culture est appelée culture par lots. Si les conditions de culture sont maintenues par un apport continu de milieu nutritif frais et l'écoulement du même volume de liquide de culture, alors une telle culture est dite continue et la culture est dite continue.
Lorsque les bactéries sont cultivées sur un milieu nutritif liquide, on observe une croissance de la culture en fond, diffuse ou en surface (sous forme de film). La croissance d'une culture discontinue de bactéries cultivées dans un milieu nutritif liquide est divisée en plusieurs phases, ou périodes :
1. phase de latence;
2. phase de croissance logarithmique ;
3. phase de croissance stationnaire, ou concentration maximale de bactéries ;
4. phase de mort bactérienne.
Ces phases peuvent être représentées graphiquement sous la forme de segments d'une courbe de reproduction bactérienne, reflétant la dépendance du logarithme du nombre de cellules vivantes au moment de leur culture.
Phase de latence - la période entre l'ensemencement des bactéries et le début de la reproduction. La durée de la phase de latence est en moyenne de 4 à 5 heures. Dans le même temps, les bactéries grossissent et se préparent à se diviser ; la quantité d'acides nucléiques, de protéines et d'autres composants augmente.
Phase de croissance logarithmique (exponentielle)est une période de division bactérienne intense. Sa durée est d'environ 5 à 6 heures. Dans des conditions de croissance optimales, les bactéries peuvent se diviser toutes les 20 à 40 minutes. Durant cette phase, les bactéries sont les plus vulnérables, ce qui s'explique par la grande sensibilité des composants métaboliques d'une cellule en croissance intensive aux inhibiteurs de la synthèse des protéines, aux acides nucléiques, etc.
Vient ensuite la phase de croissance stationnaire, auquel le nombre de cellules viables reste inchangé, constituant le niveau maximum (concentration M). Sa durée est exprimée en heures et varie en fonction du type de bactérie, de ses caractéristiques et de sa culture.
La phase de mort complète le processus de croissance bactérienne., caractérisé par la mort des bactéries dans des conditions d'épuisement des sources de milieu nutritif et d'accumulation de produits métaboliques bactériens dans celui-ci. Sa durée varie de 10 heures à plusieurs semaines. L'intensité de la croissance et de la reproduction bactérienne dépend de nombreux facteurs, notamment la composition optimale du milieu nutritif, le potentiel redox, le pH, la température, etc.
Reproduction de bactéries sur un milieu nutritif solide. Les bactéries se développant sur un milieu nutritif dense forment des colonies isolées de forme ronde avec des bords lisses ou inégaux ( S- et R -forme), de consistance et de couleur variables, selon le pigment de la bactérie.
Les pigments hydrosolubles se diffusent dans le milieu nutritif et le colorent. Un autre groupe de pigments est insoluble dans l'eau, mais soluble dans les solvants organiques. Et enfin, il existe des pigments qui ne sont insolubles ni dans l'eau ni dans les composés organiques.
Les pigments les plus courants parmi les micro-organismes sont les carotènes, les xanthophylles et les mélanines. Les mélanines sont des pigments insolubles noirs, bruns ou rouges synthétisés à partir de composés phénoliques. Les mélanines, ainsi que la catalase, la superoxyde dismutase et les peroxydases, protègent les micro-organismes des effets des radicaux toxiques du peroxyde d'oxygène. De nombreux pigments ont des effets antimicrobiens, semblables à ceux des antibiotiques.