שלבי רבייה של מיקרואורגניזמים. צמיחה ורבייה של חיידקים

צמיחה ורבייה של חיידקים. מנגנון וקצב רבייה. שלבים של רבייה מיקרוביאלית.

1. מושגי צמיחה ורבייה של חיידקים

2. אוכלוסיית חיידקים

3.מושבות

1 . לאבחון מיקרוביולוגי, חקר מיקרואורגניזמים ולמטרות ביוטכנולוגיותמיקרואורגניזמים מעובדים על חומרי הזנה מלאכותיים.

תַחַת צמיחת חיידקים מבין עלייה במסת התאים מבלי לשנות את מספרם באוכלוסיהכתוצאה משעתוק מתואם של כל הרכיבים והמבנים התאיים.
מתארח ב- ref.rf
הגדלת מספר התאים באוכלוסיית מיקרואורגניזמיםמסומן במונח "שִׁעתוּק". זה מאופיין זמן דור(מרווח הזמן שבמהלכו מספר התאים מכפיל את עצמו) ומושג כמו ריכוז חיידקים(מספר תאים ב-1 מ"ל).

בניגוד למחזור המיטוטי של החלוקה באאוקריוטים, מתרחשת רבייה של רוב הפרוקריוטים (חיידקים) על ידי ביקוע בינארי,ואקטינומיציטים נִבגִי.יחד עם זאת, כל הפרוקריוטים קיימים במצב הפלואידישכן מולקולת ה-DNA מיוצגת בתא ביחיד.

2. כאשר לומדים את תהליך רביית החיידקים, חשוב ביותר לקחת זאת בחשבון חיידקים תמיד קיימים באוכלוסיות רבות יותר או פחות,ופיתוח אוכלוסיית חיידקים במדיום מזין נוזלי בתרבות אצווה יכול להיחשב כ מערכת סגורה.

ישנם 4 שלבים בתהליך זה:

‣‣‣ 1 - התחלתי, אוֹ שלב הפיגור, אוֹ שלב הפיגור, - מאופיין תחילתה של צמיחה אינטנסיבית של תאים,אבל שיעור החלוקה שלהם נותר נמוך;

‣‣‣ 2 - לוגריתמי, אוֹ שלב יומן, אוֹ שלב אקספוננציאלי, - מאופיין קצב מרבי קבוע של חלוקת תאים וגידול משמעותי במספר התאים באוכלוסייה;

‣‣‣ 3 - שלב נייח - מגיע מתי מספר התאים באוכלוסיה מפסיק לגדול.זה נובע מהעובדה שקיים איזון בין מספר התאים החדשים שנוצרו וגוססים. מספר תאי החיידק החיים באוכלוסייה ליחידת נפח של המדיום התזונתי בשלב הנייח מסומן כ ריכוז M.אינדיקטור זה הוא תכונה אופיינית לכל סוג של חיידקים;

‣‣‣ רביעי - שלב הגסיסה (מוות לוגריתמי) - מאופיין הדומיננטיות של מספר התאים המתים באוכלוסיה והירידה המתקדמת במספר התאים החיים באוכלוסייה.הפסקת הצמיחה במספר (רבייה) של אוכלוסיית המיקרואורגניזמים מתרחשת עקב דלדול המדיום התזונתי ו/או הצטברות תוצרים מטבוליים של תאים מיקרוביאליים בו. מסיבה זו, על ידי הסרת מוצרים מטבוליים ו/או החלפת המדיום התזונתי, על ידי ויסות המעבר של אוכלוסיית החיידקים מהשלב הנייח לשלב הגוסס, ניתן ליצור מערכת ביולוגית פתוחהחתירה לביטול שיווי משקל דינמי ברמה מסוימת של התפתחות אוכלוסיה.

תהליך זה של גידול מיקרואורגניזמים נקרא תרבות זרימה (תרבות מתמשכת). צמיחה בתרבית מתמשכת מאפשרת להשיג מסות גדולות של חיידקים במהלך גידול זרימה במכשירים מיוחדים (כימוסטאטים ועכורים) ומשמשת בייצור חיסונים, וכן בביוטכנולוגיה להשגת חומרים פעילים ביולוגית שונים המיוצרים על ידי מיקרואורגניזמים.

כדי ללמוד תהליכים מטבוליים לאורך מחזור חלוקת התא, אפשר גם להשתמש גידולים סינכרוניים - תרביות כאלה של חיידקים, שכל בני אוכלוסייתם הם בשלב אחד של המחזור.זה מושג באמצעות טכניקות טיפוח מיוחדות.

במקביל, לאחר מספר חלוקות בו-זמנית, מתלה התא המסונכרן עובר בהדרגה שוב לחלוקה אסינכרונית, כך שמספר התאים גדל לאחר מכן לא בהדרגה, אלא ברציפות.

3. כאשר מגדלים אותם על חומרי הזנה צפופים, נוצרים חיידקים מושבות - הצטברות של חיידקים מאותו מין גלוי לעין בלתי מזוינת,שהוא לרוב צאצא של תא בודד.

מושבות של חיידקים ממינים שונים שונות:

‣‣‣ טופס;

‣‣‣ ערך;

‣‣‣ שקיפות;

‣‣‣ צבע;

‣‣‣ גובה;

‣‣‣ אופי המשטח והקצוות;

‣‣‣ עקביות.

אופי המושבות אחד המאפיינים הטקסונומיים של חיידקים.

44. הגדרה ומהות המושגים "ביוספירה" ו"ביוצנוזיס". רעיונות מודרניים על התפתחות החיידקים.

בטבע, מיקרואורגניזמים חיים כמעט בכל סביבה (אדמה, מים, אוויר) והם נפוצים הרבה יותר מיצורים חיים אחרים. הודות למגוון מנגנונים לניצול מזון ומקורות אנרגיה, כמו גם הסתגלות מובהקת להשפעות חיצוניות, מיקרואורגניזמים יכולים לחיות במקום שצורות חיים אחרות אינן שורדות.

בתי הגידול הטבעיים של רוב האורגניזמים הם מים, אדמה ואוויר. מספר המיקרואורגניזמים החיים על צמחים ובאורגניזמים של בעלי חיים הוא הרבה פחות. התפוצה הרחבה של מיקרואורגניזמים קשורה לקלות התפשטותם באוויר ובמים; בפרט, פני השטח והתחתית של מקווי מים מתוקים ומים מלוחים, כמו גם כמה סנטימטרים של הקרקע העליונה, שופעים במיקרואורגניזמים המשמידים חומרים אורגניים. מספר קטן יותר של מיקרואורגניזמים מיישבים את פני השטח וכמה חללים פנימיים של בעלי חיים (לדוגמה, מערכת העיכול, דרכי הנשימה העליונות) וצמחים.

בבתי גידול נוצרים מיקרואורגניזמים ביוקנוזות[מיוונית. ביוס,החיים + קוינוס,קהילה] - אסוציאציות מורכבות עם מערכות יחסים ספציפיות ולעתים קרובות יוצאות דופן. כל קהילה מיקרוביאלית בצורת ביוקנוזה מסוימת ספציפית מיקרואורגניזמים אוטוכטוניים[מיוונית. מכוניות,משלו, + כטון,מדינה, יישוב], כלומר, חיידקים הטבועים באזור מסוים.

סִימבִּיוֹזָה[מיוונית. סִימבִּיוֹזָה, מגורים משותפים] - קיום משותף ארוך טווח של מיקרואורגניזמים בקהילות ארוכות חיים. מערכת היחסים שבה המיקרואורגניזם ממוקם מחוץ לתאי המארח (אורגניזם גדול יותר) מכונה אקטוסימביוזה: כאשר הוא ממוקם בתוך התאים, כאנדוזימביוזה. חיידקים אקטוסימביוטיים אופייניים - אי קולי,חיידקי לידה Bacteroidesו Bifidobacterium, Proteus vulgaris,כמו גם נציגים אחרים של המיקרופלורה של המעיים. כדוגמה לאנדוזימביוזה, אפשר לשקול פלסמידים המספקים, למשל, עמידות חיידקית לתרופות. גם יחסים סימביוטיים מחולקים לפי ההטבות שמקבלים כל אחד מהשותפים.

הדדיות[מ-lat. mutuus,הדדי] - קשר סימביוטי מועיל הדדי. אז, מיקרואורגניזמים מייצרים חומרים פעילים ביולוגית הנחוצים לאורגניזם המארח (לדוגמה, ויטמיני B). יחד עם זאת, אנדו-ואקטוסימביונים החיים במאקרו-אורגניזמים מוגנים מפני תנאים סביבתיים שליליים (התייבשות וטמפרטורות קיצוניות) ויש להם גישה מתמדת לחומרי הזנה. מבין כל סוגי ההדדיות, המפתיע ביותר הוא גידול של פטריות מסוימות על ידי חרקים (חיפושיות וטרמיטים). מצד אחד, זה תורם להתפשטות רחבה יותר של פטריות, מצד שני, o\

mj מספק מקור קבוע של חומרים מזינים לזחלים. זה מזכיר את הגידול האנושי של צמחים שימושיים ומיקרואורגניזמים.

קומנסליזם- מעין סימביוזה, שבה רק בן זוג אחד מרוויח (מבלי לגרום נזק לשני); מיקרואורגניזמים המעורבים במערכות יחסים כאלה הם commensals [מ lat. חַלַת דְבַשׁ,עם, + mensa,שולחן; פשוטו כמשמעו - לוויה]. מיקרואורגניזמים קומנסליים מתמקמים בעור ובחללים של גוף האדם (לדוגמה, מערכת העיכול), מבלי לגרום לנזק "לכאורה"; המכלול שלהם הוא הפלורה המיקרוביאלית הרגילה (מיקרופלורה טבעית). אורגניזמים אקטו-סימביוטיים אופייניים הם Escherichia coli, bifidobacteria, staphylococci, lactobacilli. חיידקים קומנסליים רבים שייכים למיקרופלורה האופורטוניסטית ומסוגלים לגרום למחלות של המקרואורגניזם בנסיבות מסוימות (למשל, כאשר הם מוכנסים לזרם הדם במהלך הליכים רפואיים).

צמיחה ורבייה של חיידקים. מנגנון וקצב רבייה. שלבים של רבייה מיקרוביאלית. - קונספט וסוגים. סיווג ומאפייני הקטגוריה "גדילה ורבייה של חיידקים. מנגנון וקצב רבייה. שלבי רבייה של חיידקים". 2017, 2018.

תאים, כמו כל אורגניזם חי, נולדים, חיים ומתים. הצמיחה והרבייה של חיידקים מהירים מאוד, הם יכולים לתפוס את כל מרחב המחיה על פני כדור הארץ, אלמלא שבריריותם והגורמים המגבילים שלהם (טמפרטורה, רמת חומציות, מחסור במזון וכו'). בתנאים נוחים, הכפלת התאים אורכת בממוצע כחצי שעה. עם זאת, במצבים קריטיים, סוגים מסוימים של מיקרואורגניזמים (חיידקים יוצרי נבגים) מסוגלים ליצור נבגים ו"להתרדם" לתקופה ארוכה למדי.

להתרבות המהירה של החיידקים יש יתרונות וחסרונות. השימוש במיקרואורגניזמים בביוטכנולוגיה (שמרים, חומצת חלב, אורגניזמים מקובעים חנקן, עובשים ועוד) מכוון לשיפור איכות החיים. עם זאת, צמיחה בלתי מבוקרת של חיידקים גורמי מחלות (פתוגניים) מסוכנת לבני אדם. המיקרופלורה של האדם יכולה גם להזיק לבריאות. ברפואה קיים המושג של תסמונת צמיחת יתר חיידקית, שבה מספר החיידקים האופורטוניסטים בגוף האדם גדל באופן דרמטי, מה שמהווה איום על הבריאות.

גידול תאים ורבייה הם שני תהליכים שונים. צמיחה מובנת כעלייה במסת התא עקב היווצרות כל המבנים התאיים. רבייה היא הגידול במספר התאים במושבה. ישנם ביקוע בינארי, ניצנים ורקומבינציה גנטית (תהליך הדומה לרבייה מינית).

רוב התאים הפרוקריוטים (לא גרעיניים), שכל החיידקים שייכים אליהם, מתרבים על ידי פיצול לשניים (ביקוע בינארי). בדרך זו, למשל, מתרבים חיידקי חומצת החלב. התהליך מתחיל בשכפול הכרומוזום החיידקי (מולקולת DNA המחליפה את הגרעין) ומתקדם במספר שלבים:

• התא מתארך;
• הקליפה החיצונית "צומחת" פנימה ויוצרת מחיצה רוחבית (התכווצות);
• שני תאים חדשים (בת) מתפצלים לכיוונים שונים.

התוצאה היא שני אורגניזמים זהים.

מיקרואורגניזמים בודדים מתחלקים לפי ניצנים, אבל זה דווקא חריג לכלל הכללי. התהליך מורכב מיצירת בליטה קצרה באחד הקטבים של התא, שלתוכו "נסחף" אחד מחצאי הנוקלואיד המופרד (מולקולות DNA עם מידע גנטי). ואז הבליטה גדלה ונפרדת מתא האם.

ישנה אפשרות נוספת שמזכירה רבייה מינית - ריקומבינציה גנטית. במקרה זה מתרחשת חילופי מידע גנטי והתוצאה היא תא המכיל את הגנים של הוריו. ישנן שלוש דרכים להעביר מידע גנטי:

• צימוד - העברה ישירה (לא החלפה) של חלק מה-DNA במגע מחיידק אחד למשנהו (התהליך הולך רק בכיוון אחד);
• טרנסדוקציה - העברה של שבר DNA באמצעות בקטריופאג' (נגיף חיידקים);
• טרנספורמציה היא קליטת המידע הגנטי של תאים מתים או נהרסים מהסביבה.

לפיכך, תאים זהים זה לזה מתקבלים רק כתוצאה מביקוע ובינארי ניצנים. במהלך הרקומבינציה הגנטית, התא עובר שינויים, מפתח תכונות חדשות ומקבל פונקציות אחרות.

מהירות ושלבי צמיחה של מיקרואורגניזמים

במדיות תזונתיות, גידול ורבייה של חיידקים מתרחשים במספר שלבים, הנבדלים זה מזה בכמות המזון הזמין והצטברות פסולת:

1. השלב הראשון (סמוי) נקבע על ידי גורמי ההסתגלות למדיום התזונתי. בשלב זה, מיקרואורגניזמים רק מתרגלים לתנאים חדשים. גידול חיידקים אינו נצפה.
2. השלב השני (אקספוננציאלי) מאופיין בצמיחה אקספוננציאלית (עלייה לאורך העקומה האקספוננציאלית). במהלך תקופה זו, תאי חיידק גדלים באופן פעיל תוך שימוש בכל המזון הזמין (קצב גדילה מרבי). לאחר שהגיע לגודל מסוים, החיידק מתחיל להתחלק, ותהליך ההתרבות ממשיך בקצב קבוע, שכן אספקת המזון עדיין מספיקה. כתוצאה מהעלייה בקצב הגדילה והרבייה, מצטברים בסביבה חומרי פסולת (רעלים). לקראת סוף השלב, קצב הגדילה מתחיל לרדת.
3. השלב השלישי מאופיין בצמיחה נייחת, כלומר מספר התאים ה"יילוד" עולה בקנה אחד עם מספר המתים. עקומת הצמיחה והרבייה במגזר זה אינה עולה עוד. קצב הצמיחה מואט. במשך זמן מה, המספר הכולל של החיידקים במצע התזונתי נשאר ללא שינוי. עם זאת, עקב הופעתם של "בני משפחה" חדשים, מאגרי התזונה מצטמצמים, והרעילות של הסביבה עולה. תהליך זה מחמיר את תנאי החיים של המושבה כולה.
4. השלב הרביעי - מוות של מיקרואורגניזמים - מתרחש כתוצאה מירידה קטסטרופלית במזון ועלייה ברעילות הסביבה. מספר האורגניזמים החיים יורד בהתמדה, בסופו של דבר, יש פחות תאים ברי קיימא מאשר עמיתיהם המתים.

קצב הגדילה הקינטית של מושבת חיידקים תלוי במידה רבה בסוג החיידקים, בהרכב המדיות התזונתיות, במספר התאים המוזרעים (שהוכנסו לתווך), בגיל התרבית, בשיטת הנשימה ומספר תאים. גורמים אחרים. לדוגמה, עבור רבייה של חיידקי חומצת חלב, חשוב לשמור על טמפרטורות בטווח צר למדי (25-30⁰С) ורמת חומציות מסוימת של המדיום (pH). עבור רבייה של תאים אירוביים ואנאירוביים, נוכחות או היעדר חמצן לנשימה הופכת לגורם מכריע, ותאים יוצרי נבגים זקוקים לכמות מספקת של מזון.

תנאים לגידול חיידקים בסביבות מלאכותיות

לצורך לימוד (רפואה, מיקרוביולוגיה) ושימוש (תעשיה), ​​מגדלים תרביות חיידקים על חומרי הזנה מלאכותיים, המחולקים לפי עקביות, מקור ומטרה:

• מדיה מלאכותית נוזלית, חצי נוזלית וצפופה (מוצקה);
• מדיה של בעלי חיים, צמחיים או סינתטיים (תרכובות טהורות מבחינה כימית בריכוז מוגדר בהחלט);
• מדיה קונבנציונלית (אוניברסלית), דיפרנציאלית (סוגים שונים של חיידקים), מדיה מיוחדת, סלקטיבית או העשרה (מדכאת צמיחה של חיידקים לא רצויים).

ישנם חיידקים הדורשים תנאים מיוחדים. לדוגמה, מיקרואורגניזמים אנאירוביים (גם יוצרי נבגים וגם שאינם יוצרים נבגים) מעובדים בתנאים אנאירוביים (ללא חמצן). עבור תאים אירוביים, החמצן הופך לגורם מכריע ברבייה. אנאירובים פקולטטיביים מסוגלים לשנות את אופן הנשימה בהתאם לתנאים. האורגניזמים האירוביים היוצרים נבגים המשמשים לייצור פרוביוטיקה רגישים מאוד להפחתת תזונה ואיכות. אנאירובים היוצרים נבגים דורשים היעדר מוחלט של חמצן. העיקרון הבסיסי של טיפוח מיקרואורגניזמים הוא יצירת תנאים נוחים (תזונה, נשימה, טמפרטורה), אשר לפעמים מציג קשיים מסוימים.

לכן, לצורך גידול אנאירובים, נעשה שימוש בשיטת זריעה עמוקה, כלומר, תרבית של חיידקים מוכנסת לעומקו של מצע תזונתי צפוף, כימיקלים שסופגים חמצן מתווספים לאטמוספרת הגידול, או שאוב אוויר החוצה, מחליף זה עם גז אינרטי. במקרה של חיידקים יוצרי נבגים, מעכב סינתזת חלבון מוכנס למדיום התזונתי, ובכך עוצר את תהליך יצירת הנבגים.

גידול של מיקרואורגניזמים

טיפוח מתייחס לגידול מלאכותי של תאים בתנאים מבוקרים. המטרה הסופית היא להשיג מוצר ביולוגי מחיידקים או בעזרת חיידקים. תרופות כאלה יכולות להיות טיפוליות, אבחנתיות, מניעתיות. ישנן מספר שיטות טיפוח:

1. השיטה הנייחת מאופיינת בקביעות של הסביבה, אין התערבות בתהליך. עם זאת, עם שיטת גידול זו במדיה מזינה נוזלית, אורגניזמים אנאירוביים נותנים תשואה לא משמעותית.
2. שיטת התרבית השקועה משמשת בתעשייה לגידול ביומסה חיידקית. למטרה זו משתמשים במיכלים מיוחדים. גורמי גדילה הם שמירה על טמפרטורה ואספקת חומרים מזינים למדיה נוזלית. בנוסף, במידת הצורך, מתבצעת ערבוב או אספקת חמצן (להנשמה של חיידקים אירוביים).
3. שיטת הזרימה המדיה (גידול תעשייתי) מבוססת על תחזוקה מתמדת של התרבית בשלב הגידול האקספוננציאלי. זה מושג על ידי אספקה ​​רציפה של חומרים מזינים ופינוי של חומרי פסולת רעילים מהתאים. טכנולוגיה זו מאפשרת להשיג את התשואה המקסימלית של חומרים פעילים ביולוגית שונים (תכשירים אנטיביוטיים, ויטמינים וכו').

אחד התכשירים התעשייתיים החשובים ביותר הוא התרבות של חיידקי חומצה לקטית, המשמשים להכנת תסיסה לקטית, כרוב כבוש, צמיחת מספוא וייצור תחליף פלזמה בדם. כדי להשיג תוצאה סופית מובטחת, יש לשלוט בקפדנות על האיכות המתקבלת של חיידקי חומצת החלב.

צריך מצע תזונתי מתאים ותכשיר עם תרבית טהורה של חיידקי חומצת חלב הגדלים במעבדה. בהמשך, תהליך הטיפוח נשאר עד לתחילת השלב השלישי (שיווי משקל), שלאחריו ניתן להתחיל לאסוף את "הקציר" של חיידקי חומצת החלב.

תסמונת צמיחת יתר חיידקית

לא תמיד הצמיחה של תאי חיידקים מועילה, גידול מוגזם באוכלוסיית החיידקים בגוף האדם עלולה להיות מסוכנת לבריאות. הפרה של ההרכב האיכותי והכמותי של המיקרופלורה של המעי נקראת התסמונת הקלינית של צמיחת יתר חיידקית. הרופאים אומרים שזה לא לגמרי נכון להשתמש במונח "דיסבקטריוזיס" כדי לתאר תהליך זה. העובדה היא שמספר החיידקים האנאירוביים (ביפידובקטריה) המועילים לגוף באמת יורד, אך מספר התאים הפתוגניים באופן מותנה (לדוגמה, Escherichia coli אירובי) הולך וגדל.

חיידקים שונים חיים בחלקים שונים של מערכת העיכול. במעי הדק, תוך כדי תנועה, הרכב המיקרופלורה ומספר המיקרואורגניזמים משתנים בהדרגה. מיני חיידקים אירוביים (הגדלים בסביבת חמצן) מפנים את מקומם בהדרגה לסביבה אנאירובית (ללא חמצן). בתסמונת הקלינית של צמיחת יתר, ספקטרום החיידקים עובר לכיוון של גרם שלילי (הכי פתוגניים), אירובי פקולטטיבי ואנאירובי.

ככל שמתקרבים למעי הגס, מספר החיידקים האנאירוביים (ביפידובקטריה ובקטרואידים) עולה. הנציגים העיקריים של המיקרופלורה האנאירובית - ביפידובקטריה - אחראים לסינתזה של חלבונים, ויטמיני B, חומצות שונות וחומרים אחרים הדרושים לחיים. מיקרואורגניזמים אירוביים (E. coli) מייצרים מספר ויטמינים וחומצות המעורבים בעיכול ותמיכה בחסינות.

חיידקי חומצת חלב הם נציג נוסף של המיקרופלורה של המעי. הם שייכים לאורגניזמים מיקרו-אירופיליים, כלומר אחד הגורמים לצמיחה ורבייה של חיידקי חומצת חלב הוא חמצן, אך בכמויות קטנות מאוד. מיקרואורגניזמים אלו אחראים על ויסות החומציות של מערכת העיכול, ובכך מעכבים את צמיחתם של חיידקים נרקבים.

כל סוג של חיידק מבצע את תפקידו המוגדר בבירור. עם תסמונת גדילת יתר, המיקרופלורה הצואה שחיה בדרך כלל במעי הגס (E. coli או תאים אנאירוביים) נכנסת למעי הדק. ההרכב הכמותי והאיכותי של המיקרופלורה החיידקית משתנה, הביצועים של פונקציות מסוימות מאט או הופך לבלתי אפשרי. ישנם תנאים לצמיחה ורבייה של חיידקים פתוגניים.

קריטריונים קליניים למחלה

הקריטריון להתפתחות תסמונת צמיחת יתר חיידקית יכול להיות:

• הפרעות עיכול, ירידה בחסינות, שינויים בחומציות הקיבה;
• הפרה של שלמות מערכת המעיים;
• השלכות של התערבות כירורגית;
• מחלות של מערכת העיכול;
• לחץ;
• צריכה בלתי מבוקרת של תרופות אנטיביוטיות.

ביטויים קליניים של תסמונת צמיחת יתר חיידקית מתבלבלים בקלות עם מחלות אחרות, לעתים קרובות הם חופפים זה לזה, ומעוותים לחלוטין את התמונה. במקרים כאלה, ניתן לבצע אבחנה רק בעזרת בדיקות מיוחדות שמטרתן לזהות את תסמונת גדילת יתר, הקובעות לא רק את מספר החיידקים, אלא גם את מיני החיידקים. גישה זו תאפשר לך לבחור את התרופות הדרושות לתיקון הרכב המיקרופלורה.

תסמינים קליניים של המחלה:

• שלשולים וגזים מופיעים בשלב מוקדם של המחלה;
• נפיחות וכאב עווית;
• עייפות, חולשה;
• ירידה מהירה במשקל.

תרופות אנטיבקטריאליות משמשות לטיפול בתסמונת גדילת יתר. בעתיד, כדי לשחזר את המיקרופלורה, יהיה צורך בתכשירים פרוביוטיים ופרה-ביוטיים.

מגוון רחב של תאים חיידקיים (אוטוטרופים והטרוטרופים, אירוביים ואנאירוביים, יוצרים נבגים ולא יוצרים נבגים וכו') מכתיבים תנאים מסוימים להתרבותם. העיקרון הבסיסי של גידול בקנה מידה תעשייתי הוא בקרה קפדנית על תנאי הסביבה וקצבי הגידול. בטבע, לעיתים רחוקות יש סביבות אידיאליות לפיתוח מיקרואורגניזמים. אחרת, חיידקים היו ממלאים את כל השטח הפנוי מזמן.

המונח "צמיחה" פירושו עלייה במסה הציטופלזמית של תא בודד או קבוצת חיידקים כתוצאה מסינתזה של חומר תאי. לאחר שהגיע לגודל מסוים, התא מפסיק לגדול ומתחיל להתרבות. רבייה מובנת כיכולת של מיקרואורגניזמים להתרבות עצמית, כלומר. עלייה במספר הפרטים ליחידת נפח. לפיכך, רבייה היא עלייה במספר הפרטים של אוכלוסיית חיידקים.

חיידקים מתרבים בעיקר בחלוקה רוחבית פשוטה (רבייה וגטטיבית) במישורים שונים. תהליך החלוקה מתחיל ביצירת מחיצה רוחבית, המחלקת את הציטופלזמה של תא האם לשני תאי בת. בתהליך החלוקה מתרחשת שכפול DNA, ולכן כל תא בת מקבל את המידע התורשתי שלו מתא האם.

ישנם שלושה סוגי רבייה בפטריות: וגטטיבי, א-מיני ומינית.

במהלך רבייה וגטטיבית, חלקים מהתפטיר מופרדים מהתפטיר, אשר, מתפתחים, יוצרים תפטיר חדש.

רבייה א-מינית מתבצעת בעזרת נבגים המתבגרים באיברי נבגים מיוחדים. נבגים בוגרים משתחררים לסביבה ובתנאים נוחים הם נובטים, ומולידים היפאות חדשות. סוג של רבייה א-מינית מתפתח. תהליך זה אופייני לפטריות שמרים.

ברבייה מינית קודמת לנבג היתוך של גמטות זכר ונקבה הפלואידי. כתוצאה מכך, מתעוררת זיגוטה והשלב הדיפלואידי מתחיל עם קבוצה זוגית של כרומוזומים. התהליך המיני בסוגים שונים של פטריות מתנהל בצורה שונה ויש לו מאפיינים משלו.

שכפול DNA וחלוקת תאים מתרחשים בקצב מסוים, התלוי בסוג המיקרואורגניזם, גיל התרבית, הרכב המדיום התזונתי, טמפרטורה, נוכחות או היעדר חמצן ועוד כמה גורמים. אז, ב-Escherichia coli, נוצר דור חדש לאחר 15 ... 30 דקות, בחיידקים מחנקים - לאחר 5 ... 10 שעות, וב- Mycobacterium tuberculosis - לאחר 18 ... 24 שעות. ככל שהתנאים אופטימליים יותר, ככל שחלוקת התא המיקרוביאלי מתרחשת מהר יותר. באותו Escherichia coli, כאשר מטפחים אותו במי פפטון, החלוקה מתרחשת לאחר 33 דקות, וכאשר תרבותם במרק בשר-פפטון, לאחר 23 דקות. גם לטמפרטורת הסביבה יש השפעה רבה על קצב הביקוע. אז במיקרואורגניזמים פתוגניים המותאמים לטמפרטורת הגוף של בעלי חיים ובני אדם, רבייה בטמפרטורה של 37 ... 39 0 C מתרחשת כמה פעמים מהר יותר מאשר בטמפרטורה של 18 ... 20 0 C.

רבייה של מיקרואורגניזמים מתרחשת, אם כי במהירות, אך לא ללא גבולות. בתנאים טבעיים, ישנם גורמים רבים המגבילים את הגידול של אוכלוסיות חיידקים. אלה כוללים: דלדול של המדיום התזונתי, טמפרטורה לא נוחה, אור, תוצרי פסולת של המיקרואורגניזמים עצמם, המצטברים בתווך התזונתי. תהליך ההתפתחות של אוכלוסיית חיידקים על מדיום שאינו ניתן להחלפה ממשיך בצורה לא אחידה, אך יש לו דפוסים משלו ורצף מסוים. בתהליך זה נהוג להבחין במספר שלבים. שלבי ההתפתחות של אוכלוסיית חיידקים שונים בזמן ובמספר המיקרואורגניזמים החיים והגוססים. ההיסטוריה של ההתפתחות של כל אוכלוסייה אינדיבידואלית תהיה שונה באופן משמעותי, הרצף שבו שלב אחד מחליף אחר נשאר ללא שינוי.

אני.שלב ראשוני (פאזה נייח, סמוי, מנוחה). מייצג את התקופה מרגע זריעת חיידקים על מצע מזין ועד לתחילת גדילתם. בשלב זה, מספר החיידקים אינו עולה, ואף עלול לרדת.

II.שלב עיכוב הרבייה. במהלך תקופה זו, תאי חיידק גדלים באופן אינטנסיבי, אך מתרבים בצורה חלשה. משך הזמן הוא כשעתיים ותלוי במספר תנאים: גיל התרבית, מאפיינים ביולוגיים של מיקרואורגניזמים, תועלת המדיום התזונתי, טמפרטורה וכו'.

III.שלב לוגריתמי. בתקופה זו קצב רביית התאים והגידול באוכלוסיה הם מקסימליים.

IV.שלב של תאוצה שלילית. זה מתרחש עקב דלדול של המדיום התזונתי, כלומר. חומרי המזון הספציפיים הדרושים לקיום המין הזה הולכים ואוזלים. קצב ההתרבות של החיידקים יורד, מספר הפרטים המתחלקים יורד, ומספר ההרוגים עולה.

v.שלב נייח של המקסימום. מספר החיידקים החדשים כמעט שווה למספר המתים, כלומר. יש שיווי משקל בין התאים הגוססים לאלו החדשים שנוצרו.

VI.שלב האצת המוות. העליונות של מספר התאים המתים על פני אלה החדשים הולכת ומתקדמת.

VII.שלב של מוות לוגריתמי. מוות תאי מתרחש בקצב קבוע.

שִׁעתוּק

n מתרבים חיידקים פיצול בינארי, לעתים רחוקות יותר על ידי ניצנים, actinomycetes - על ידי נבגים ופיצול.

נ חיידקים גראם שלילייםמחולקים על ידי היצרות.

נ חיידקים גראם חיובייםמתחלקים על ידי צמיחת קירות חלוקה מסונתזים לתוך התא

לאחר הכנסתם למדיום, החיידקים מסתגלים לתנאיו ומתרבים באיטיות יחסית (שלב השהייה). ואז מגיע שלב הצמיחה האקספוננציאלי (השלב ​​האקספוננציאלי). יתרה מכך, הסביבה מתרוקנת, מצטברים בה תוצרים מטבוליים רעילים, המתבטאת בירידה בקצב הרבייה והפסקת הגידול במספר התאים (שלב נייח).

לפיכך, צמיחה בתרבות תקופתית מצייתת לחוקים שתקפים לא רק עבור חד-תאיים, אלא גם עבור אורגניזמים רב-תאיים. לאחר מכן, תרבית החיידקים עלולה למות או להיות מופחתת באופן משמעותי (שלב המוות). מינים יוצרי נבגים עוברים לשלב של נבגים; במינים יוצרי נבגים תיתכן היווצרות של צורות אנביוטיות (ראה להלן). במקרים מסוימים, שלב האצת הגדילה (תחילת השלב האקספוננציאלי) ושלב האטת הגדילה (מעבר לשלב הנייח) מובחנים בנוסף.

שלב השהיהצמיחה של חיידקים מתאימה לתקופה של הסתגלות פיזיולוגית, כולל אינדוקציה של אנזימים, סינתזה והרכבה של ריבוזומים. משך השלב תלוי בעיקר בגיל חיסון החיידק ובתנאי התרבית הקודמים, אם החיסון נלקח מתרבית ישנה (בשלב הגידול הנייח), החיידקים צריכים זמן הסתגלות לתנאים החדשים. אם מקורות האנרגיה והפחמן בסביבה החדשה שונים מאלה הזמינים בתרבות הקודמת, אזי התאמה לתנאים חדשים עשויה לדרוש סינתזה של אנזימים חדשים שלא היה צורך קודם לכן.

שלב אקספוננציאליצמיחת חיידקים (לוגריתמית) מאופיינת בקצב המרבי של חלוקת התא. עבור מין חיידקי ספציפי בתנאי גידול ספציפיים, זמן היצירה (כלומר, הזמן הנדרש להכפלת מספר החיידקים) קבוע לאורך כל השלב הלוגריתמי, אך משתנה בין מינים וזנים, ותלוי גם בהרכב המדיום תנאי גידול. זמן היצירה על המדיום האופטימלי יכול להיות קצר (עבור Escherichia coli 20 דקות) או ארוך (עבור Mycobacterium tuberculosais 6 שעות). בשלב זה, הצטברות מקסימלית של מטבוליטים חיידקיים (למשל, רעלים, בקטריוצינים) מתרחשת במדיום.

שלב נייחצמיחת חיידקים. במהלך תקופה זו, הזמינות של חומרים מזינים חיוניים הופכת לגורם המגביל. נוצר איזון בין צמיחת התא וחלוקתו לבין תהליך מוות התא. חיידקים יוצרי נבגים (לדוגמה, הזנים Bacillus ו-Clostridium) מסוגלים להיכנס לשלב הספורולציה, המופעל כאשר החיידקים נמצאים בתנאים של תזונה מוגבלת. ברגע מסוים, היחס בין תאים גוססים, שזה עתה נוצרו ומנוחים הופך ליציב; מצב כזה ידוע בתור השלב הנייח המרבי. הביומסה של החיידקים בשלב הנייח מכונה "תפוקה" או "תפוקת ביומסה" (הבדל בין ביומסה מקסימלית לביומסה ראשונית); או "מקדם כלכלי" אם הגידול בביומסה קשור ליחידה של מצע מגביל צמיחה.

שלב הגסיסה(ירידה, תמוגה) כולל תקופה של מוות לוגריתמי, ההופך לתקופה של ירידה בשיעור המוות של חיידקים. הסיבות למוות של חיידקים במדיות תזונתיות רגילות אינן ברורות לחלוטין. ישנם מקרים ברורים כאשר חומצות מצטברות במדיום (במהלך הצמיחה של Escherichia, Lactobacillus). לפעמים חיידקים מושמדים על ידי האנזימים שלהם (אוטוליזה). שיעור המוות משתנה מאוד בהתאם לתנאי בית הגידול ולמאפייני המיקרואורגניזם (לדוגמה, אנטרובקטריות מתות לאט, והבצילונים מתים במהירות).

שיטת תרבות עמוקהחיידקים משמשים בגידול תעשייתי של ביומסה חיידקית, שעבורה נעשה שימוש בדודים-כורים מיוחדים. הם מצוידים במערכות לשמירה על הטמפרטורה, אספקת חומרי הזנה שונים למרק, ערבוב הביומסה ואספקת חמצן מתמדת. יצירת תנאים אירוביים לאורך כל עובי המדיום תורמת לזרימת תהליכי אנרגיה לאורך המסלול האירובי, מה שתורם לניצול מירבי של הפוטנציאל האנרגטי של הגלוקוז וכתוצאה מכך לתפוקת הביומסה המקסימלית.

שיטת זרימת מדיה(שיטת גידול תעשייתי) מאפשרת לשמור כל הזמן את התרבות החיידקים בשלב הצמיחה האקספוננציאלי, אשר מושגת על ידי החדרה מתמדת של חומרים מזינים והסרה של מספר מסוים של תאי חיידק. נוכחות חיידקים בשלב הצמיחה האקספוננציאלית מבטיחה את התשואה המרבית של חומרים פעילים ביולוגית שונים (ויטמינים, אנטיביוטיקה וכו').

יש להבין את הצמיחה של תא חיידקי כעלייה במסת הציטופלזמה שלו, המתרחשת כתוצאה מסינתזה של חומר סלולרי בתהליך התזונה. הצמיחה של אוכלוסיית חיידקים עוברת 4 שלבים: 1) שלב השהיה, 2) שלב אקספוננציאלי או לוגריתמי, 3) שלב נייח, 4) שלב הגסיסה.

שלב לאג (4-5 שעות) מתרחש לאחר הכנסת הזרע למדיום. זוהי תקופת ההסתגלות של חיידקים למדיום תזונתי, כאשר מתרחשת הפעלה דיפרנציאלית של אקסו-ואנדאנזים לצורך יישום שלאחר מכן של תגובת אנזים-סובסטרט. עם תכולת DNA יציבה, יש עלייה חדה בחלבון חיידקי וב-RNA.

LAG-PHASE (4-5 שעות) משך ה-lag-phase, ככלל, קצר, נמדד בשעות ותלוי בסוג החיידק, ריבוי הזריעה על מצע נתון, מצב התרבית, הטמפרטורה המשמשת לגידול, והרכב המדיום המזין. בהיעדר ביטויים גלויים של צמיחה בשלב הפיגור, מתרחשת עלייה בביומסה, וכתוצאה מכך גודל תא החיידק גדל פי כמה.

LAG-PHASE (4-5 שעות) לאחר שהגיע לגודל מסוים, "צבר" את הכמות הנדרשת של חלבון, RNA ו-DNA, הפעלת אקסו-ואנדאנזים, תא החיידק מתחיל להתחלק באופן פעיל. רבייה של חיידקים מתרחשת על ידי חלוקת תאים רוחבית.

שלב גדילה לוגריתמי (5 - 6 שעות) זהו שלב הרבייה המתבצע על ידי חלוקה בינארית של תא האם לשני תאי בת. "תגובת שרשרת של ביקוע בינארי מואץ בהדרגה של תאי חיידקים מובילה לעלייה מהירה במסת החיידקים במדיום התזונתי, לצריכה אינטנסיבית של מצע האנרגיה שלו ולהצטברות של תוצרים מטבוליים של חיידקים.

שלב הצמיחה הסטציונרית כתוצאה מכך, הסביבה הופכת לא טובה יותר ויותר להמשך גדילה ורבייה של חיידקים. במהלך השלב הנייח, קצב ההתרבות נשאר קבוע. בהתאם לסוג החיידקים התרבותיים, זה יכול להימשך זמן רב, ולאחר מכן מתחיל השלב הרביעי -

DIE PHASE שלב המוות מאופיין במוות מתקדם של תאי חיידקים בצורה לוגריתמית. משך שלב זה הוא בין 48 שעות למספר שבועות.

אופי גידול החיידקים על גבי חומרי הזנה נוזליים שונה - עכירות מפוזרת של המדיום התזונתי, - היווצרות סרט או משקעים (גידול קרוב לתחתית), - צמיחה בצורת "כדור צמר גפן". דפוס הגדילה על מצע תזונתי נוזלי משמש להבדיל בין חיידקים.

אמצעי תזונה לגידול חיידקים בתנאי מעבדה, נעשה שימוש באמצעי תזונה מלאכותיים בהרכבים שונים. אמצעי תזונה רגילים או פשוטים (אגר בשר-פפטון, מרק בשר-פפטון) משמשים ליבולים ראשוניים (ראשוניים). המורכבים כוללים אמצעי תזונה אלקטיביים ודיפרנציאליים-אבחוניים.

מדיה תזונתית מדיה אלקטיבית מבטיחה צמיחה של סוג מסוים של מיקרואורגניזמים בלבד, בעוד שהמיקרופלורה הנלווית מדוכאת על ידי תוספים מיוחדים. אמצעי תזונה אבחנתיים דיפרנציאליים משמשים לחקר התכונות הביוכימיות של מיקרואורגניזמים ומאפשרים להבדיל בין חיידקים על ידי פעילות אנזימטית.

סיווג של מיקרואורגניזמים כאשר סוגים חדשים של חיידקים נחקרו ובודדו, כל סיווג חדש שנוצר שיקף את רמת ההתפתחות של המדע. הסיווג של מיקרואורגניזמים, כלומר, שיטתיות של כל המינים הידועים, התבסס על מספר תכונות:

רצף קביעת המיקרואורגניזם I. לאיזו ממלכה הוא שייך - פרוקריוט או אוקריוט II. איזו מהקטגוריות העיקריות עושה: 1. אובקטריות גראם שליליות עם דפנות תאים. 2. אובקטריות גראם חיוביות עם דפנות תאים. 3. Eubacteria חסר קירות תאים. 4. Archaebacteria.

ידועות בסך הכל 35 קבוצות של מיקרואורגניזמים III. לאיזו קבוצה בתוך 4 קטגוריות שייך המיקרואורגניזם: 1. ספירוצ'טים 2. חיידקים אירוביים / מיקרואירופיליים, ניידים, ספירליים /, חיידקים ויברואידים, גרם שליליים. 3. חיידקים גראם שליליים לא תנועתיים, מעוקלים. 4. מוטות גראם-שליליים, אנאירוביים, מיקרו-אירופיליים וקוצ'ים.

I. eubacteria גרם שלילי עם דופן תא 5. מוטות אנאירוביים, גרם שליליים פקולטטיביים. 6. מוטות גראם שליליים, אנאירוביים, ישרים, מעוקלים וספירליים. 7. חיידקים המבצעים הפחתת פיזור של סולפט או גופרית. 8. קוקי גרם שלילי אנאירוביים. 9. ריקטסיה וכלמידיה.

I. eubacteria גראם שלילי עם דופן תא 10. חיידקים פוטוטרופיים אנוקסגניים. 11. חיידקים פוטוטרופיים חמצניים. 12. חיידקים כימוליטוטרופיים אירוביים. 13. חיידקים ניצנים ו/או יוצרים צמיחה. 14. חיידקים עם נדן. 15. חיידקי גלישה לא פוטוסינתטיים שאינם יוצרים גופי פרי. 16. חיידקים גולשים היוצרים גופי פרי.

II. אובקטריות גראם חיוביות עם דפנות תאים. 1. קוקי גראם חיוביים. 2. מוטות גראם חיוביים וקוקסים היוצרים אנדוספורים. 3. מוטות גראם חיוביים בעלי צורה קבועה, שאינם יוצרים נבגים. 4. מוטות גראם חיוביים בעלי צורה לא סדירה שאינם יוצרים נבגים. 5. מיקובקטריה. 6. Actinomycetes.

IV. Archaebacteria. 1. מתנוגנים. 2. ארכאה מפחיתה סולפט. 3. ארכאיבקטריה הלופילית במיוחד. 4. ארכיבקטריה חסרת דופן תא. 5. תרמופילים קיצוניים והיפרתרמופילים המטבולים את S

רצף הקביעה של המיקרואורגניזם IV. לאיזה סוג שייך המיקרואורגניזם? V. לאיזו משפחה שייך המיקרואורגניזם. VI. באיזה סוג מיקרואורגניזם מדובר?

בניית השם הטקסונומי של המיקרואורגניזם. 1. ממלכה 2. קטגוריה. 3. קבוצה. 4. ROD. 5. משפחה. 6. צפייה

יתרונות הסיווג המודרני של מיקרואורגניזמים לשיטתיות הפילוגנטית שנוצרה עד היום יש את כל היתרונות והחסרונות של סיווג המבוסס על תכונה אחת. היתרונות כוללים את הזהות הכמעט מלאה של התוצאות המתקבלות במעבדות שונות ברחבי העולם. כדי לבסס את המין, הם גם החלו להעריך בנוסף את מידת ההומולוגיה של DNA-DNA באמצעות זנים מסוג.

החסרונות של הסיווג הקיים של מיקרואורגניזמים. החיסרון של הסיווג הקיים הוא שהוא אינו נותן מושג על תפקידי החיידקים. לכן, יצירת סיווג פנוטיפי או פונקציונלי היא כעת בעלת חשיבות רבה עבור מיקרוביולוגים מעשיים. כדי לקבוע במהירות את המיקום הטקסונומי של מיקרואורגניזמים, השתמש במפתח בורג'י. ספר עיון זה מתעדכן ללא הרף בקבוצות חדשות של בידודים ומודפס מדי פעם מחדש. המהדורה ה-11 מעודכנת כעת.

היווצרות סיווג מודרני של מיקרואורגניזמים. בשלב הנוכחי, זיהוי המיקום הפילוגנטי של פרוקריוטים, כולל אלה שאינם מעובדים, מפותח על בסיס 16 רצפי נוקלאוטידים S-p RNA. הטכניקה המשופרת של רצף ועיבוד נתונים הפכה גישה זו כמעט ללא עוררין בקביעת ההשתייכות הגנרית של אורגניזמים חדשים. תיאור הטסים החדשים של חיידקים ב-50 השנים האחרונות היה מהיר מאוד, הודות להתקדמות בחקר האנאירובים.

ההבדל בין סיווג לזיהוי בנוסף לסיווגים, במיקרוביולוגיה קיימות תוכניות לזיהוי תרביות חיידקים מבודדות. כדי לבנות ערכת זיהוי, נבחרים סימנים כאלה של מיקרואורגניזמים שקל לקבוע, ולסיווג, שיטות מורכבות דורשות לעתים קרובות שימוש. במקרה זה, סכימת הזיהוי צריכה לכלול מספר קטן של תווים, ולהגדרה טקסונומית, הסיווג משתמש בכמה שיותר תווים.

תודה לך על תשומת הלב. השתתפת בהרצאה מס' 3 בנושא מיקרוביולוגיה בנושא: "צמיחה ורבייה של מיקרואורגניזמים. אבולוציה וסיווג של מיקרואורגניזמים".