Tahapan reproduksi mikroorganisme. Pertumbuhan dan reproduksi bakteri

Pertumbuhan dan reproduksi bakteri. Mekanisme dan laju reproduksi. fase reproduksi mikroba.

1. Konsep pertumbuhan dan reproduksi bakteri

2. Populasi bakteri

3. Koloni

1 . Untuk diagnostik mikrobiologis, mempelajari mikroorganisme dan untuk tujuan bioteknologi mikroorganisme dibudidayakan pada media nutrisi buatan.

Dibawah pertumbuhan bakteri memahami peningkatan massa sel tanpa mengubah jumlahnya dalam populasi sebagai hasil reproduksi terkoordinasi dari semua komponen dan struktur seluler.
Dihosting di ref.rf
Meningkatkan jumlah sel dalam populasi mikroorganisme dilambangkan dengan istilah "reproduksi". Itu dicirikan waktu generasi(interval waktu di mana jumlah sel berlipat ganda) dan konsep seperti konsentrasi bakteri(jumlah sel dalam 1 ml).

Berbeda dengan siklus pembelahan mitosis pada eukariota, reproduksi sebagian besar prokariota (bakteri) terjadi dengan pembelahan biner, dan actinomycetes pemula. Pada saat yang sama, semua prokariota ada dalam keadaan haploid karena molekul DNA diwakili dalam sel dalam bentuk tunggal.

2. Saat mempelajari proses reproduksi bakteri, sangat penting untuk mempertimbangkannya bakteri selalu ada dalam populasi yang kurang lebih banyak, dan pengembangan populasi bakteri dalam media nutrisi cair dalam kultur batch dapat dianggap sebagai sistem tertutup.

Ada 4 fase dalam proses ini:

‣‣‣ 1 - awal, atau fase lag, atau fase keterbelakangan, - dicirikan awal pertumbuhan sel yang intensif, tetapi tingkat pembagian mereka tetap rendah;

‣‣‣ 2 - logaritma, atau fase log, atau fase eksponensial, - dicirikan tingkat pembelahan sel maksimum yang konstan dan peningkatan yang signifikan dalam jumlah sel dalam populasi;

‣‣‣ 3 - fase stasioner - datang kapan jumlah sel dalam populasi berhenti meningkat. Hal ini disebabkan adanya keseimbangan antara jumlah sel yang baru terbentuk dan yang mati. Jumlah sel bakteri hidup dalam populasi per satuan volume media nutrisi dalam fase diam dilambangkan sebagai M-konsentrasi. Indikator ini merupakan ciri khas untuk setiap jenis bakteri;

‣‣‣ 4 - fase sekarat (kematian logaritmik) - dicirikan dominasi jumlah sel mati dalam populasi dan penurunan progresif jumlah sel hidup dalam populasi. Berhentinya pertumbuhan jumlah (reproduksi) populasi mikroorganisme terjadi karena menipisnya media nutrisi dan / atau menumpuknya produk metabolisme sel mikroba di dalamnya. Untuk alasan ini, dengan membuang produk metabolisme dan/atau mengganti media nutrisi, dengan mengatur transisi populasi mikroba dari fase stasioner ke fase mati, seseorang dapat menciptakan sistem biologis terbuka berjuang untuk menghilangkan keseimbangan dinamis pada tingkat perkembangan populasi tertentu.

Proses pertumbuhan mikroorganisme ini disebut budaya aliran (budaya berkelanjutan). Pertumbuhan dalam kultur kontinu memungkinkan untuk memperoleh bakteri dalam jumlah besar selama budidaya aliran dalam perangkat khusus (kemostat dan turbidistat) dan digunakan dalam produksi vaksin, serta dalam bioteknologi untuk memperoleh berbagai zat aktif biologis yang diproduksi oleh mikroorganisme.

Untuk mempelajari proses metabolisme sepanjang siklus pembelahan sel, juga memungkinkan untuk digunakan tanaman sinkron - kultur bakteri semacam itu, yang semua anggota populasinya adalah dalam satu fase siklus. Ini dicapai melalui teknik budidaya khusus.

Pada saat yang sama, setelah beberapa pembelahan simultan, suspensi sel yang disinkronkan secara bertahap kembali beralih ke pembelahan asinkron, sehingga jumlah sel kemudian bertambah tidak bertahap, tetapi terus menerus.

3. Bila dibudidayakan pada media nutrisi yang padat akan terbentuk bakteri koloni - akumulasi bakteri dari spesies yang sama terlihat dengan mata telanjang, yang paling sering merupakan keturunan dari satu sel.

Koloni bakteri dari spesies yang berbeda berbeda:

‣‣‣ membentuk;

‣‣‣ nilai;

‣‣‣ transparansi;

‣‣‣ warna;

‣‣‣ tinggi;

‣‣‣ sifat permukaan dan tepi;

‣‣‣ konsistensi.

Sifat koloni salah satu ciri taksonomi bakteri.

44. Definisi dan esensi dari konsep "biosfer" dan "biocenosis". Gagasan modern tentang evolusi mikroba.

Di alam, mikroorganisme menghuni hampir semua lingkungan (tanah, air, udara) dan jauh lebih luas daripada makhluk hidup lainnya. Berkat berbagai mekanisme pemanfaatan makanan dan sumber energi, serta adaptasi yang nyata terhadap pengaruh eksternal, mikroorganisme dapat hidup di tempat yang tidak dapat bertahan hidup oleh bentuk kehidupan lain.

Habitat alami sebagian besar organisme adalah air, tanah, dan udara. Jumlah mikroorganisme yang hidup pada tumbuhan dan organisme hewan jauh lebih sedikit. Penyebaran mikroorganisme yang luas dikaitkan dengan kemudahan penyebarannya melalui udara dan air; khususnya, permukaan dan dasar badan air tawar dan air asin, serta beberapa sentimeter tanah lapisan atas, penuh dengan mikroorganisme yang merusak bahan organik. Sejumlah kecil mikroorganisme menjajah permukaan dan beberapa rongga internal hewan (misalnya, saluran pencernaan, saluran pernapasan bagian atas) dan tanaman.

Di habitat, mikroorganisme terbentuk biocenosis[dari bahasa Yunani. bios, kehidupan + koinos, komunitas] - asosiasi kompleks dengan hubungan yang spesifik dan seringkali tidak biasa. Setiap komunitas mikroba dalam bentuk biocenosis tertentu spesifik mikroorganisme asli[dari bahasa Yunani. mobil, sendiri, + chthon, negara, lokalitas], yaitu mikroba yang melekat di area tertentu.

Simbiosis[dari bahasa Yunani. simbiosis, kohabitasi] - keberadaan mikroorganisme jangka panjang bersama dalam komunitas berumur panjang. Hubungan di mana mikroorganisme berada di luar sel inang (organisme yang lebih besar) dikenal sebagai ektosimbiosis: ketika terlokalisasi di dalam sel, sebagai endosimbiosis. Mikroba ektosimbiotik tipikal - Escherichia coli, bakteri persalinan Bakterioid dan Bifidobacterium, Proteus vulgaris, serta perwakilan lain dari mikroflora usus. Sebagai contoh endosimbiosis, kita dapat mempertimbangkan plasmid yang memberikan, misalnya, resistensi bakteri terhadap obat. Hubungan simbiosis juga dibagi sesuai dengan keuntungan yang diterima oleh masing-masing mitra.

Hidup berdampingan[dari lat. kualitas, saling] - hubungan simbiosis yang saling menguntungkan. Jadi, mikroorganisme menghasilkan zat aktif biologis yang diperlukan organisme inang (misalnya vitamin B). Pada saat yang sama, endo dan ektosimbion yang hidup dalam makroorganisme dilindungi dari kondisi lingkungan yang merugikan (pengeringan dan suhu ekstrem) dan memiliki akses konstan ke nutrisi. Dari semua jenis mutualisme, yang paling mengejutkan adalah budidaya jamur tertentu oleh serangga (kumbang dan rayap). Di satu sisi, hal ini berkontribusi pada penyebaran jamur yang lebih luas, di sisi lain, o\

mj menyediakan sumber nutrisi yang konstan untuk larva. Ini mengingatkan pada penanaman tanaman dan mikroorganisme yang bermanfaat oleh manusia.

Komensalisme- sejenis simbiosis, di mana hanya satu pasangan yang diuntungkan (tanpa membawa kerugian ʼʼterlihatʼʼ ke pihak lain); mikroorganisme yang terlibat dalam hubungan semacam itu adalah komensal [dari lat. sarang madu, dengan, + pesan, meja; secara harfiah - sahabat]. Mikroorganisme komensal menjajah kulit dan rongga tubuh manusia (misalnya, saluran pencernaan), tanpa menyebabkan kerusakan yang "nyata"; totalitasnya adalah flora mikroba normal (mikroflora alami). Organisme komensal ectosymbiotic khas adalah Escherichia coli, bifidobacteria, staphylococci, lactobacilli. Banyak bakteri komensal yang termasuk dalam mikroflora oportunistik dan mampu menyebabkan penyakit makroorganisme dalam keadaan tertentu (misalnya, saat masuk ke aliran darah selama prosedur medis).

Pertumbuhan dan reproduksi bakteri. Mekanisme dan laju reproduksi. fase reproduksi mikroba. - konsep dan tipe. Klasifikasi dan ciri-ciri kategori "Pertumbuhan dan reproduksi bakteri. Mekanisme dan laju reproduksi. Fase reproduksi mikroba." 2017, 2018.

Sel, seperti organisme hidup lainnya, lahir, hidup, dan mati. Pertumbuhan dan reproduksi bakteri sangat cepat, mereka dapat menangkap semua ruang hidup di planet ini, jika bukan karena kerapuhan dan faktor pembatasnya (suhu, tingkat keasaman, kekurangan makanan, dll.). Dalam kondisi yang menguntungkan, penggandaan sel membutuhkan waktu rata-rata sekitar setengah jam. Namun, dalam situasi kritis, beberapa jenis mikroorganisme (bakteri pembentuk spora) mampu membentuk spora dan “hibernasi” dalam waktu yang agak lama.

Perbanyakan bakteri yang cepat memiliki pro dan kontra. Penggunaan mikroorganisme dalam bioteknologi (ragi, asam laktat, organisme pengikat nitrogen, jamur, dll.) Bertujuan untuk meningkatkan kualitas hidup. Namun, pertumbuhan mikroba penyebab penyakit (patogen) yang tidak terkendali berbahaya bagi manusia. Mikroflora seseorang juga dapat membahayakan kesehatan. Dalam kedokteran, ada konsep sindrom pertumbuhan bakteri yang berlebihan, di mana jumlah mikroba oportunistik dalam tubuh manusia meningkat tajam, yang mengancam kesehatan.

Pertumbuhan sel dan reproduksi adalah dua proses yang berbeda. Pertumbuhan dipahami sebagai peningkatan massa sel karena pembentukan semua struktur seluler. Reproduksi adalah pertambahan jumlah sel dalam suatu koloni. Ada pembelahan biner, tunas dan rekombinasi genetik (suatu proses yang menyerupai reproduksi seksual).

Sebagian besar sel prokariotik (non-nuklir), yang dimiliki oleh semua bakteri, bereproduksi dengan membelah menjadi dua (pembelahan biner). Dengan cara ini, misalnya, bakteri asam laktat berkembang biak. Prosesnya dimulai dengan penggandaan kromosom bakteri (molekul DNA yang menggantikan nukleus) dan berlangsung dalam beberapa tahap:

• sel memanjang;
• kulit terluar "tumbuh" ke dalam dan membentuk partisi melintang (penyempitan);
• dua sel (anak perempuan) baru menyimpang ke arah yang berbeda.

Hasilnya adalah dua organisme yang identik.

Mikroorganisme individu membelah dengan bertunas, tetapi ini lebih merupakan pengecualian dari aturan umum. Prosesnya terdiri dari pembentukan tonjolan pendek di salah satu kutub sel, di mana salah satu bagian nukleoid (molekul DNA dengan informasi genetik) yang terpisah "melayang". Kemudian tonjolan tumbuh dan terpisah dari sel induk.

Ada pilihan lain yang menyerupai reproduksi seksual - rekombinasi genetik. Dalam hal ini, terjadi pertukaran informasi genetik dan hasilnya adalah sel yang mengandung gen induknya. Ada tiga cara untuk mentransfer informasi genetik:

• konjugasi - transfer langsung (bukan pertukaran) bagian DNA setelah kontak dari satu bakteri ke bakteri lain (prosesnya hanya berjalan dalam satu arah);
• transduksi - transfer fragmen DNA menggunakan bakteriofag (virus bakteri);
• transformasi adalah penyerapan informasi genetik sel mati atau hancur dari lingkungan.

Dengan demikian, sel-sel yang identik satu sama lain diperoleh hanya sebagai hasil pembelahan biner dan tunas. Selama rekombinasi genetik, sel mengalami perubahan, mengembangkan sifat baru dan menerima fungsi lain.

Kecepatan dan fase pertumbuhan mikroorganisme

Di media nutrisi, pertumbuhan dan reproduksi bakteri berlangsung dalam beberapa tahap, yang berbeda dalam jumlah makanan yang tersedia dan akumulasi produk limbah:

1. Fase pertama (laten) ditentukan oleh faktor adaptasi terhadap media nutrisi. Saat ini, mikroorganisme baru saja terbiasa dengan kondisi baru. Pertumbuhan bakteri tidak diamati.
2. Fase kedua (eksponensial) ditandai dengan pertumbuhan secara eksponensial (meningkat sepanjang kurva eksponensial). Selama periode ini, sel bakteri aktif tumbuh dengan menggunakan semua makanan yang tersedia (tingkat pertumbuhan maksimum). Setelah mencapai ukuran tertentu, bakteri mulai membelah, dan proses reproduksi berlangsung dengan kecepatan konstan, karena persediaan makanan masih mencukupi. Sebagai akibat dari peningkatan laju pertumbuhan dan reproduksi, produk limbah (toksin) menumpuk di lingkungan. Menjelang akhir fase, tingkat pertumbuhan mulai menurun.
3. Fase ketiga ditandai dengan pertumbuhan stasioner, mis. jumlah sel "baru lahir" bertepatan dengan jumlah sel mati. Kurva pertumbuhan dan reproduksi pada segmen ini tidak lagi naik. Tingkat pertumbuhan melambat. Untuk beberapa waktu, jumlah total bakteri dalam media nutrisi tetap tidak berubah. Namun, karena munculnya "anggota keluarga" baru, cadangan nutrisi berkurang, dan toksisitas lingkungan meningkat. Proses ini memperburuk kondisi kehidupan seluruh koloni.
4. Fase keempat - kematian mikroorganisme - terjadi sebagai akibat dari penurunan drastis makanan dan peningkatan toksisitas lingkungan. Jumlah organisme hidup terus menurun, pada akhirnya, jumlah sel yang hidup lebih sedikit daripada rekan mereka yang mati.

Laju pertumbuhan kinetik koloni bakteri sangat bergantung pada jenis bakteri, komposisi media nutrisi, jumlah sel benih (dimasukkan ke media), umur kultur, metode respirasi, dan jumlah faktor lain. Misalnya, untuk reproduksi bakteri asam laktat, penting untuk menjaga suhu dalam kisaran yang agak sempit (25-30⁰С) dan tingkat keasaman medium (pH) tertentu. Untuk reproduksi sel aerobik dan anaerobik, ada tidaknya oksigen untuk respirasi menjadi faktor penentu, dan sel pembentuk spora membutuhkan makanan dalam jumlah yang cukup.

Kondisi untuk menumbuhkan mikroba di lingkungan buatan

Untuk studi (kedokteran, mikrobiologi) dan penggunaan (industri), kultur bakteri ditanam pada media nutrisi buatan, yang dibagi menurut konsistensi, asal dan tujuan:

• media buatan cair, semi cair dan padat (padat);
• media hewani, nabati atau sintetis (senyawa murni secara kimia dalam konsentrasi yang ditentukan secara ketat);
• media konvensional (universal), diferensial (berbeda jenis bakteri), khusus, selektif atau pengayaan (menekan pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan).

Ada bakteri yang membutuhkan kondisi khusus. Misalnya, mikroorganisme anaerob (baik pembentuk spora maupun non pembentuk spora) dibudidayakan dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen). Untuk sel aerobik, oksigen menjadi faktor penentu dalam reproduksi. Anaerob fakultatif dapat mengubah cara mereka bernapas tergantung pada kondisinya. Organisme aerobik pembentuk spora yang digunakan untuk memproduksi probiotik sangat sensitif terhadap penurunan nutrisi dan kualitas. Anaerob pembentuk spora membutuhkan oksigen yang sama sekali tidak ada. Prinsip dasar budidaya mikroorganisme adalah penciptaan kondisi yang menguntungkan (nutrisi, respirasi, suhu), yang terkadang menimbulkan kesulitan tertentu.

Jadi, untuk budidaya anaerob digunakan metode penyemaian dalam, yaitu kultur bakteri dimasukkan ke kedalaman media nutrisi padat, bahan kimia yang menyerap oksigen ditambahkan ke atmosfer pertumbuhan, atau udara dipompa keluar, menggantikan itu dengan gas inert. Dalam kasus bakteri pembentuk spora, penghambat sintesis protein dimasukkan ke dalam media nutrisi, sehingga menghentikan proses pembentukan spora.

Budidaya mikroorganisme

Kultivasi mengacu pada budidaya buatan sel dalam kondisi yang terkendali. Tujuan utamanya adalah untuk mendapatkan produk biologis dari bakteri atau dengan bantuan bakteri. Obat-obatan tersebut dapat bersifat terapeutik, diagnostik, profilaksis. Ada beberapa metode penanaman:

1. Metode stasioner dicirikan oleh keteguhan lingkungan, tidak ada intervensi dalam prosesnya. Namun, dengan metode budidaya di media nutrisi cair ini, organisme anaerob memberikan hasil yang tidak signifikan.
2. Metode kultur terendam digunakan dalam industri untuk menumbuhkan biomassa bakteri. Untuk tujuan ini, wadah khusus digunakan. Faktor pertumbuhan mempertahankan suhu dan memasok nutrisi ke media cair. Selain itu, jika perlu dilakukan pencampuran atau suplai oksigen (untuk respirasi bakteri aerob).
3. Metode media aliran (budidaya industri) didasarkan pada pemeliharaan budaya yang konstan dalam fase pertumbuhan eksponensial. Ini dicapai dengan pasokan nutrisi yang terus menerus dan pembuangan produk limbah beracun dari sel. Teknologi ini memungkinkan untuk mencapai hasil maksimal dari berbagai zat aktif biologis (sediaan antibiotik, vitamin, dll.).

Salah satu preparat industri terpenting adalah kultur bakteri asam laktat, yang digunakan untuk preparasi fermentasi laktat, asinan kubis, silase hijauan, dan produksi pengganti plasma darah. Untuk mendapatkan hasil akhir yang terjamin, kualitas bakteri asam laktat yang dihasilkan harus dikontrol secara ketat.

Anda memerlukan media nutrisi yang tepat dan persiapan dengan biakan murni bakteri asam laktat yang ditumbuhkan di laboratorium. Selanjutnya, proses penanaman dibiarkan hingga dimulainya fase ketiga (keseimbangan), setelah itu Anda dapat mulai mengumpulkan "panen" bakteri asam laktat.

sindrom pertumbuhan berlebih bakteri

Pertumbuhan sel bakteri tidak selalu menguntungkan, peningkatan populasi bakteri yang berlebihan dalam tubuh manusia dapat berbahaya bagi kesehatan. Pelanggaran komposisi kualitatif dan kuantitatif mikroflora usus disebut sindrom klinis pertumbuhan bakteri yang berlebihan. Dokter mengatakan bahwa tidak sepenuhnya benar menggunakan istilah "dysbacteriosis" untuk menggambarkan proses ini. Faktanya adalah jumlah bakteri anaerob (bifidobacteria) yang berguna bagi tubuh benar-benar menurun, tetapi jumlah sel patogen kondisional (misalnya, Escherichia coli aerobik) meningkat.

Berbagai bakteri hidup di berbagai bagian saluran pencernaan. Di usus kecil, saat Anda bergerak, komposisi mikroflora dan jumlah mikroorganisme berangsur-angsur berubah. Aerobik (tumbuh di lingkungan oksigen) spesies bakteri secara bertahap digantikan oleh anaerobik (lingkungan bebas oksigen). Dalam sindrom klinis pertumbuhan berlebih, spektrum bakteri bergeser ke arah gram negatif (paling patogenik), organisme aerob dan anaerob fakultatif.

Saat Anda mendekati usus besar, jumlah bakteri anaerob (bifidobakteri dan bakteroid) meningkat. Perwakilan utama mikroflora anaerob - bifidobacteria - bertanggung jawab atas sintesis protein, vitamin B, berbagai asam, dan zat lain yang diperlukan untuk kehidupan. Mikroorganisme aerobik (E. coli) menghasilkan sejumlah vitamin dan asam yang terlibat dalam pencernaan dan mendukung kekebalan.

Bakteri asam laktat adalah perwakilan lain dari mikroflora usus. Mereka termasuk organisme mikroaerofilik, yaitu salah satu faktor pertumbuhan dan reproduksi bakteri asam laktat adalah oksigen, tetapi dalam jumlah yang sangat kecil. Mikroorganisme ini bertanggung jawab untuk mengatur keasaman saluran cerna, sehingga menghambat pertumbuhan bakteri pembusuk.

Setiap jenis bakteri menjalankan fungsinya masing-masing yang jelas. Dengan sindrom pertumbuhan berlebih, mikroflora tinja yang biasanya hidup di usus besar (E. coli atau sel anaerob) masuk ke usus kecil. Komposisi kuantitatif dan kualitatif mikroflora bakteri berubah, kinerja fungsi tertentu melambat atau menjadi tidak mungkin. Ada kondisi untuk pertumbuhan dan reproduksi bakteri patogen.

Kriteria klinis untuk penyakit ini

Kriteria untuk pengembangan sindrom pertumbuhan berlebih bakteri dapat berupa:

• gangguan pencernaan, penurunan imunitas, perubahan keasaman lambung;
• pelanggaran integritas saluran usus;
• konsekuensi dari intervensi bedah;
• penyakit pada saluran pencernaan;
• menekankan;
• asupan obat antibiotik yang tidak terkontrol.

Manifestasi klinis dari sindrom pertumbuhan bakteri yang berlebihan mudah dikacaukan dengan penyakit lain, seringkali saling tumpang tindih, benar-benar merusak gambarannya. Dalam kasus seperti itu, diagnosis hanya dapat dibuat dengan bantuan tes khusus yang ditujukan untuk mengidentifikasi sindrom pertumbuhan berlebih, yang tidak hanya menentukan jumlah, tetapi juga spesies bakteri. Pendekatan ini akan memungkinkan Anda memilih obat yang diperlukan untuk memperbaiki komposisi mikroflora.

Gejala klinis penyakit:

• diare dan perut kembung muncul pada tahap awal penyakit;
• kembung dan nyeri spasmodik;
• kelelahan, kelemahan;
• penurunan berat badan yang cepat.

Obat antibakteri digunakan untuk mengobati sindrom pertumbuhan berlebih. Ke depan, untuk memulihkan mikroflora, diperlukan preparat probiotik dan prebiotik.

Berbagai macam sel bakteri (autotrof dan heterotrof, aerobik dan anaerobik, pembentuk spora dan non-pembentuk spora, dll.) Menentukan kondisi tertentu untuk reproduksinya. Prinsip dasar budidaya dalam skala industri adalah pengendalian yang ketat terhadap kondisi lingkungan dan laju pertumbuhan. Di alam, jarang terdapat lingkungan yang ideal untuk perkembangan mikroorganisme. Jika tidak, bakteri sudah lama mengisi semua ruang yang tersedia.

Istilah "pertumbuhan" berarti peningkatan massa sitoplasma sel individu atau kelompok bakteri sebagai hasil sintesis bahan seluler. Setelah mencapai ukuran tertentu, sel berhenti tumbuh dan mulai berkembang biak. Reproduksi dipahami sebagai kemampuan mikroorganisme untuk memperbanyak diri, yaitu bertambahnya jumlah individu per satuan volume. Dengan demikian, reproduksi adalah peningkatan jumlah individu dari populasi mikroba.

Bakteri bereproduksi terutama dengan pembelahan melintang sederhana (reproduksi vegetatif) di bidang yang berbeda. Proses pembelahan dimulai dengan pembentukan septum melintang, yang membagi sitoplasma sel induk menjadi dua sel anak. Dalam proses pembelahan terjadi replikasi DNA, sehingga setiap sel anak menerima informasi keturunannya dari sel induk.

Ada tiga jenis reproduksi pada jamur: vegetatif, aseksual dan seksual.

Selama reproduksi vegetatif, bagian miselium dipisahkan dari miselium, yang berkembang membentuk miselium baru.

Reproduksi aseksual dilakukan dengan bantuan spora yang matang di organ sporulasi khusus. Spora dewasa dilepaskan ke lingkungan dan, dalam kondisi yang menguntungkan, berkecambah, memunculkan hifa baru. Jenis reproduksi aseksual adalah tunas. Proses ini khas untuk jamur ragi.

Dalam reproduksi seksual, sporulasi didahului oleh perpaduan gamet jantan dan betina haploid. Akibatnya, zigot muncul dan fase diploid dimulai dengan sepasang kromosom. Proses seksual pada berbagai jenis jamur berlangsung berbeda dan memiliki ciri khas tersendiri.

Replikasi DNA dan pembelahan sel terjadi pada kecepatan tertentu, yang bergantung pada jenis mikroorganisme, umur biakan, komposisi media nutrisi, suhu, ada tidaknya oksigen, dan beberapa faktor lainnya. Jadi, pada Escherichia coli, generasi baru terbentuk setelah 15 ... 30 menit, pada bakteri nitrifikasi - setelah 5 ... 10 jam, dan pada Mycobacterium tuberculosis - setelah 18 ... 24 jam Semakin optimal kondisinya, semakin cepat pembelahan sel mikroba terjadi. Dalam Escherichia coli yang sama, saat dibudidayakan dalam air pepton, pembelahan terjadi setelah 33 menit, dan saat dibudidayakan dalam kaldu daging-pepton, setelah 23 menit. Suhu sekitar juga memiliki pengaruh besar pada laju fisi. Jadi pada mikroorganisme patogen yang disesuaikan dengan suhu tubuh hewan dan manusia, reproduksi pada suhu 37 ... 39 0 C terjadi beberapa kali lebih cepat dibandingkan pada suhu 18 ... 20 0 C.

Reproduksi mikroorganisme terjadi, meskipun cepat, tetapi bukan tanpa batas. Dalam kondisi alami, ada banyak faktor yang membatasi pertumbuhan populasi mikroba. Ini termasuk: penipisan media nutrisi, suhu yang tidak menguntungkan, cahaya, produk limbah dari mikroorganisme itu sendiri, terakumulasi dalam media nutrisi. Proses perkembangan populasi bakteri pada media yang tidak dapat diganti berlangsung tidak merata, namun memiliki pola dan urutan tertentu. Dalam proses ini, biasanya dibedakan beberapa fase. Fase perkembangan populasi bakteri berbeda dalam waktu dan jumlah mikroorganisme hidup dan mati. Sejarah perkembangan setiap populasi individu akan berbeda secara signifikan, urutan satu fase menggantikan fase lainnya tetap tidak berubah.

SAYA.Fase awal (stasioner, laten, fase istirahat). Merupakan periode dari saat menabur bakteri pada media nutrisi hingga awal pertumbuhannya. Pada fase ini, jumlah bakteri tidak bertambah, bahkan bisa berkurang.

II.Fase penundaan reproduksi. Selama periode ini, sel bakteri tumbuh secara intensif, tetapi berkembang biak dengan lemah. Durasinya sekitar dua jam dan tergantung pada sejumlah kondisi: usia kultur, karakteristik biologis mikroorganisme, kegunaan media nutrisi, suhu, dll.

AKU AKU AKU.fase logaritmik. Selama periode ini, laju reproduksi sel dan peningkatan populasi menjadi maksimal.

IV.Fase percepatan negatif. Itu terjadi karena menipisnya media nutrisi, mis. nutrisi spesifik yang diperlukan untuk kelangsungan hidup spesies ini hampir habis. Laju reproduksi bakteri menurun, jumlah individu yang membelah menurun, dan jumlah kematian meningkat.

ay.Fase stasioner maksimum. Jumlah bakteri baru hampir sama dengan jumlah yang mati, yaitu. ada keseimbangan antara sel-sel yang sekarat dan yang baru terbentuk.

VI.Fase percepatan kematian. Keunggulan jumlah sel mati dibandingkan yang baru terbentuk sedang berkembang.

VII.Fase kematian logaritmik. Kematian sel terjadi dengan laju yang konstan.

reproduksi

n Bakteri berkembang biak pembelahan biner, lebih jarang dengan tunas, actinomycetes - dengan spora dan fragmentasi.

n bakteri gram negatif dibagi dengan penyempitan.

n bakteri gram positif membelah dengan pertumbuhan ke dalam dinding pembelahan yang disintesis ke dalam sel

Setelah dimasukkan ke dalam media, bakteri beradaptasi dengan kondisinya dan berkembang biak relatif lambat (lag phase). Kemudian muncul fase pertumbuhan eksponensial (exponential phase). Selanjutnya, lingkungan habis, produk metabolisme beracun menumpuk di dalamnya, yang dimanifestasikan oleh penurunan laju reproduksi dan penghentian peningkatan jumlah sel (fase stasioner).

Dengan demikian, pertumbuhan dalam kultur periodik mematuhi hukum yang berlaku tidak hanya untuk organisme uniseluler, tetapi juga untuk organisme multiseluler. Selanjutnya, kultur bakteri dapat mati atau berkurang secara signifikan (fase kematian). Spesies pembentuk spora melewati tahap sporulasi, pada spesies pembentuk spora, pembentukan bentuk anabiotik dimungkinkan (lihat di bawah). Dalam beberapa kasus, fase percepatan pertumbuhan (awal fase eksponensial) dan fase perlambatan pertumbuhan (transisi ke fase stasioner) juga dibedakan.

Fase lag pertumbuhan bakteri sesuai dengan periode adaptasi fisiologis, termasuk induksi enzim, sintesis dan perakitan ribosom. Lamanya fase tergantung terutama pada umur inokulum bakteri dan kondisi kultur sebelumnya, jika inokulum diambil dari kultur lama (pada fase pertumbuhan stasioner), bakteri membutuhkan waktu untuk beradaptasi dengan kondisi baru. Jika sumber energi dan karbon di lingkungan baru berbeda dengan yang tersedia di kultur sebelumnya, maka adaptasi terhadap kondisi baru mungkin memerlukan sintesis enzim baru yang sebelumnya tidak diperlukan.

Fase Eksponensial pertumbuhan bakteri (logaritmik) ditandai dengan tingkat maksimum pembelahan sel. Untuk spesies bakteri tertentu dalam kondisi pertumbuhan tertentu, waktu generasi (yaitu, waktu yang diperlukan untuk menggandakan jumlah bakteri) adalah konstan sepanjang fase logaritmik, tetapi bervariasi antara spesies dan strain, dan juga bergantung pada komposisi medium dan kondisi budidaya. Waktu generasi pada medium optimal bisa singkat (untuk Escherichia coli 20 menit) atau lama (untuk Mycobacterium tuberculosais 6 jam). Pada fase ini, akumulasi maksimum metabolit bakteri (misalnya toksin, bakteriosin) terjadi di dalam medium.

Fase stasioner pertumbuhan bakteri. Selama periode ini, ketersediaan unsur hara esensial menjadi faktor pembatas. Keseimbangan terbentuk antara pertumbuhan dan pembelahan sel dan proses kematian sel. Bakteri pembentuk spora (misalnya genus Bacillus dan Clostridium) mampu memasuki fase sporulasi, yang diaktifkan ketika bakteri dalam kondisi nutrisi terbatas. Pada saat tertentu, rasio sel mati, baru terbentuk, dan istirahat menjadi stabil; keadaan seperti itu dikenal sebagai fase diam maksimum. Biomassa bakteri pada fase diam disebut sebagai "hasil" atau "hasil biomassa" (perbedaan antara biomassa maksimum dan awal); atau "koefisien ekonomi" jika pertumbuhan biomassa terkait dengan unit substrat pembatas pertumbuhan.

fase sekarat(penurunan, lisis) termasuk periode kematian logaritmik, berubah menjadi periode penurunan laju kematian bakteri. Alasan kematian bakteri dalam media nutrisi normal tidak sepenuhnya jelas. Ada kasus yang jelas ketika asam menumpuk di media (selama pertumbuhan Escherichia, Lactobacillus). Terkadang bakteri dihancurkan oleh enzimnya sendiri (autolisis). Tingkat kematian sangat bervariasi tergantung pada kondisi habitat dan karakteristik mikroorganisme (misalnya, enterobakteria mati perlahan, dan basil mati dengan cepat).

Metode kultur dalam bakteri digunakan dalam budidaya industri biomassa bakteri, yang digunakan reaktor boiler khusus. Mereka dilengkapi dengan sistem untuk menjaga suhu, memasok berbagai nutrisi ke dalam kaldu, mencampurkan biomassa, dan secara konstan memasok oksigen. Penciptaan kondisi aerobik di seluruh ketebalan medium berkontribusi pada aliran proses energi di sepanjang jalur aerobik, yang berkontribusi pada pemanfaatan maksimum potensi energi glukosa dan, akibatnya, hasil biomassa maksimum.

Metode aliran media(metode budidaya industri) memungkinkan Anda untuk terus memelihara kultur bakteri dalam fase pertumbuhan eksponensial, yang dicapai dengan memasukkan nutrisi secara konstan dan membuang sejumlah sel bakteri. Kehadiran bakteri dalam tahap pertumbuhan eksponensial memastikan hasil maksimal dari berbagai zat aktif biologis (vitamin, antibiotik, dll.).

Pertumbuhan sel bakteri harus dipahami sebagai peningkatan massa sitoplasmanya, yang terjadi sebagai hasil sintesis bahan seluler dalam proses nutrisi. Pertumbuhan populasi bakteri melewati 4 tahap: 1) fase lag, 2) fase eksponensial atau logaritmik, 3) fase stasioner, 4) fase sekarat.

FASE LAG (4-5 jam) Terjadi setelah benih dimasukkan ke dalam media. Ini adalah periode adaptasi bakteri ke media nutrisi, ketika aktivasi diferensial ekso- dan endoenzim terjadi untuk implementasi selanjutnya dari reaksi enzim-substrat. Dengan kandungan DNA yang stabil, terjadi peningkatan tajam pada protein dan RNA bakteri.

LAG-FASE (4-5 jam) Durasi fase lag, biasanya pendek, diukur dalam jam dan tergantung pada jenis bakteri, banyaknya penaburan pada media tertentu, keadaan kultur, suhu yang digunakan untuk tumbuh, dan komposisi media nutrisi. Dengan tidak adanya manifestasi pertumbuhan yang terlihat pada fase lag, terjadi peningkatan biomassa, akibatnya ukuran sel bakteri meningkat beberapa kali lipat.

LAG-FASE (4-5 jam) Setelah mencapai ukuran tertentu, "mengumpulkan" jumlah protein, RNA dan DNA yang dibutuhkan, mengaktifkan ekso- dan endoenzim, sel bakteri mulai membelah secara aktif. Reproduksi bakteri terjadi dengan pembelahan sel melintang.

FASE PERTUMBUHAN LOGARITHMIC (5 - 6 jam) Ini adalah fase reproduksi yang dilakukan oleh pembelahan biner dari sel induk menjadi dua sel anak. “Reaksi berantai dari pembelahan biner sel bakteri yang semakin cepat menyebabkan peningkatan cepat massa bakteri dalam media nutrisi, konsumsi intensif substrat energinya dan akumulasi produk metabolisme bakteri.

FASE PERTUMBUHAN TETAP Akibatnya, lingkungan menjadi semakin tidak menguntungkan untuk pertumbuhan dan reproduksi bakteri lebih lanjut. Selama fase stasioner, laju reproduksi tetap konstan. Bergantung pada jenis bakteri yang dibudidayakan, itu bisa bertahan lama, setelah itu tahap keempat dimulai -

FASE MATI Fase kematian ditandai dengan kematian progresif sel bakteri secara logaritmik. Durasi fase ini adalah dari 48 jam hingga beberapa minggu.

Sifat pertumbuhan bakteri pada media nutrisi cair berbeda - kekeruhan difus media nutrisi, - pembentukan film atau sedimen (pertumbuhan dekat-bawah), - pertumbuhan dalam bentuk "bola kapas". Pola pertumbuhan pada media nutrisi cair digunakan untuk membedakan bakteri.

Media nutrisi Untuk budidaya bakteri dalam kondisi laboratorium, digunakan media nutrisi buatan dengan berbagai komposisi. Media nutrisi biasa atau sederhana (agar daging-pepton, kaldu daging-pepton) digunakan untuk tanaman awal (primer). Yang kompleks termasuk media nutrisi elektif dan diferensial-diagnostik.

Media nutrisi Media elektif memastikan pertumbuhan hanya jenis mikroorganisme tertentu, sedangkan mikroflora yang menyertainya ditekan oleh aditif khusus. Media nutrisi diagnostik diferensial digunakan untuk mempelajari sifat biokimia mikroorganisme dan memungkinkan untuk membedakan bakteri dengan aktivitas enzimatik.

KLASIFIKASI MIKROORGANISME Saat jenis bakteri baru dipelajari dan diisolasi, setiap klasifikasi yang baru dibuat mencerminkan tingkat perkembangan ilmu pengetahuan. Klasifikasi mikroorganisme, yaitu sistematisasi semua spesies yang diketahui, didasarkan pada sejumlah fitur:

Urutan penentuan mikroorganisme I. Milik kerajaan mana - prokariota atau eukariota II. Manakah dari kategori utama yang: 1. Eubacteria Gram-negatif dengan dinding sel. 2. Eubacteria gram positif dengan dinding sel. 3. Eubacteria kekurangan dinding sel. 4. Archaebacteria.

Sebanyak 35 kelompok mikroorganisme III diketahui. Kelompok mana dalam 4 kategori yang termasuk mikroorganisme: 1. Spirochetes 2. Bakteri aerob / mikroaerofilik, bergerak, spiral /, vibroid, gram negatif. 3. Bakteri Gram-negatif melengkung yang tidak bergerak. 4. Batang dan kokus Gram-negatif, anaerobik, mikroaerofilik.

I. eubakteria gram negatif dengan dinding sel 5. anaerobik fakultatif, batang gram negatif. 6. Batang gram negatif, anaerobik, lurus, melengkung dan spiral. 7. Bakteri yang melakukan disimilasi reduksi sulfat atau belerang. 8. Kokus gram negatif anaerobik. 9. Rickettsia dan chlamydia.

I. Eubacteria Gram-negatif dengan dinding sel 10. Bakteri fototropik anoksigenik. 11. Bakteri fototrofik oksigenik. 12. Bakteri chemolithotrophic aerobik. 13. Bakteri pembentuk tunas dan/atau pertumbuhan. 14. Bakteri berselubung. 15. Bakteri meluncur non-fotosintetik yang tidak membentuk tubuh buah. 16. Bakteri meluncur membentuk tubuh buah.

II. Eubacteria Gram-positif dengan dinding sel. 1. Kokus gram positif. 2. Batang dan kokus gram positif yang membentuk endospora. 3. Batang Gram-positif yang berbentuk teratur dan tidak membentuk spora. 4. Batang Gram positif berbentuk tidak beraturan yang tidak membentuk spora. 5. Mikobakteri. 6. Actinomycetes.

IV. Archaebacteria. 1. Metanogen. 2. Archaea pereduksi sulfat. 3. Archaebacteria yang sangat halofilik. 4. Archaebacteria tidak memiliki dinding sel. 5. Termofil ekstrem dan hipertermofil yang memetabolisme S

Urutan penentuan mikroorganisme IV. Termasuk genus apakah mikroorganisme tersebut? V. Termasuk dalam keluarga apa mikroorganisme tersebut. VI. Mikroorganisme jenis apakah itu?

Konstruksi nama taksonomi mikroorganisme. 1. KERAJAAN 2. KATEGORI. 3. KELOMPOK. 4. BATANG. 5. KELUARGA. 6. LIHAT

Keuntungan klasifikasi mikroorganisme modern Sistematisasi filogenetik yang dibuat hingga saat ini memiliki semua kelebihan dan kekurangan klasifikasi berdasarkan satu fitur. Keunggulannya antara lain identitas yang hampir lengkap dari hasil yang diperoleh di berbagai laboratorium di seluruh dunia. Untuk menetapkan spesies, mereka juga mulai menilai tingkat homologi DNA-DNA menggunakan galur jenis.

Kerugian dari klasifikasi mikroorganisme yang ada. Kerugian dari klasifikasi yang ada adalah tidak memberikan gambaran tentang fungsi bakteri. Oleh karena itu, pembuatan klasifikasi fenotipik atau fungsional sekarang menjadi sangat penting bagi ahli mikrobiologi praktis. Untuk menentukan posisi taksonomi mikroorganisme dengan cepat, gunakan Kunci Burgee. Buku referensi ini terus diperbarui dengan kelompok isolat baru dan dicetak ulang secara berkala. Edisi ke-11 saat ini sedang diperbarui.

Pembentukan klasifikasi mikroorganisme modern. Pada tahap ini, identifikasi posisi filogenetik prokariota, termasuk yang tidak dibudidayakan, sedang dikembangkan berdasarkan urutan nukleotida 16 S-p RNA. Teknik pengurutan dan pemrosesan data yang ditingkatkan telah membuat pendekatan ini praktis tidak terbantahkan dalam menentukan afiliasi generik organisme baru. Deskripsi taksa bakteri baru dalam 50 tahun terakhir telah sangat cepat, berkat kemajuan dalam studi anaerob.

Perbedaan klasifikasi dan identifikasi Selain klasifikasi, dalam mikrobiologi terdapat skema untuk mengidentifikasi kultur bakteri yang diisolasi. Untuk membangun skema identifikasi, tanda-tanda mikroorganisme seperti itu dipilih yang mudah ditentukan, dan untuk klasifikasi, metode yang rumit seringkali memerlukan penggunaan. Dalam hal ini, skema identifikasi harus menyertakan sejumlah kecil karakter, dan untuk definisi taksonomi, klasifikasi menggunakan karakter sebanyak mungkin.

TERIMA KASIH ATAS PERHATIAN ANDA. ANDA TELAH MENGIKUTI KULIAH NO.3 TENTANG MIKROBIOLOGI DENGAN TOPIK: “PERTUMBUHAN DAN REPRODUKSI MIKROORGANISME. EVOLUSI DAN KLASIFIKASI MIKROORGANISME".