Mikroorganizmų dauginimosi etapai. Bakterijų augimas ir dauginimasis

Bakterijų augimas ir dauginimasis. Dauginimosi mechanizmas ir greitis. Mikrobų dauginimosi fazės.

1. Bakterijų augimo ir dauginimosi sampratos

2. Bakterijų populiacija

3. Kolonijos

1 . Mikrobiologinei diagnostikai, mikroorganizmų tyrimui ir biotechnologiniais tikslais auginami mikroorganizmai ant dirbtinių maistinių medžiagų.

Pagal bakterijų augimas suprasti padidinti ląstelių masę, nekeičiant jų skaičiaus populiacijoje kaip koordinuoto visų ląstelių komponentų ir struktūrų dauginimosi rezultatas.
Paskelbta ref.rf
Ląstelių skaičiaus didinimas mikroorganizmų populiacijoježymimas terminu „reprodukcija“. Jai būdinga kartos laikas(laiko intervalas, per kurį langelių skaičius padvigubėja) ir tokia sąvoka kaip bakterijų koncentracija(ląstelių skaičius 1 ml).

Skirtingai nuo eukariotų mitozinio dalijimosi ciklo, vyksta daugumos prokariotų (bakterijų) dauginimasis. dvejetainio dalijimosi būdu, ir aktinomicetai - pumpuojantis. Tačiau visi prokariotai egzistuoja haploidinėje būsenoje, kadangi DNR molekulė ląstelėje pavaizduota vienaskaita.

2. Tiriant bakterijų dauginimosi procesą, nepaprastai svarbu atsižvelgti į tai bakterijos visada egzistuoja daugiau ar mažiau daugybės populiacijų pavidalu, ir plėtra bakterijų populiacija skystoje mitybinėje terpėje paketinėje kultūroje gali būti laikomas uždara sistema.

Šiame procese yra 4 etapai:

‣‣‣ 1 - pradinis, arba vėlavimo fazė arba reprodukcinio vėlavimo fazė - charakterizuojamas intensyvaus ląstelių augimo pradžia, Bet jų dalijimosi tempas išlieka mažas;

‣‣‣ 2 - logaritminis arba žurnalo fazė, arba eksponentinė fazė, – charakterizuojamas pastovus maksimalus ląstelių dalijimosi greitis ir reikšmingas ląstelių skaičiaus padidėjimas populiacijoje;

‣‣‣ 3 - stacionari fazė - ateina kada ląstelių skaičius populiacijoje nustoja didėti. Taip yra dėl to, kad atsiranda pusiausvyra tarp naujai susidariusių ir mirštančių ląstelių skaičiaus. Gyvų bakterijų ląstelių skaičius populiacijoje, tenkantis maistinės terpės tūrio vienetui stacionarioje fazėje, žymimas kaip M koncentracija.Šis indikatorius yra būdingas kiekvieno tipo bakterijų požymis;

‣‣‣ 4 - išjungimo fazė (logaritminė mirtis) - charakterizuojamas populiacijoje vyrauja negyvų ląstelių skaičius ir laipsniškai mažėja gyvybingų ląstelių skaičius populiacijoje. Mikroorganizmų populiacijos skaičiaus augimas (dauginimasis) sustoja dėl maistinės terpės išeikvojimo ir (arba) joje susikaupusių mikrobinių ląstelių medžiagų apykaitos produktų. Dėl šios priežasties, pašalinus medžiagų apykaitos produktus ir (arba) pakeitus maistinę terpę, reguliuojant mikrobų populiacijos perėjimą iš stacionarios fazės į mirštančią fazę, galima sukurti atvira biologinė sistema siekiant panaikinti dinaminę pusiausvyrą esant tam tikram populiacijos išsivystymo lygiui.

Šis mikroorganizmų auginimo procesas paprastai vadinamas srauto auginimas (nepertraukiama kultūra). Auginimas nepertraukiamoje kultūroje leidžia gauti dideles bakterijų mases srauto kultivavimo metu specialiuose įrenginiuose (chemostatuose ir turbidistatuose) ir yra naudojamas vakcinų gamyboje, taip pat biotechnologijoje įvairių mikroorganizmų gaminamų biologiškai aktyvių medžiagų gamybai.

Norint ištirti medžiagų apykaitos procesus per visą ląstelių dalijimosi ciklą, taip pat galima naudoti sinchroninės kultūros - tokių bakterijų kultūros, kurių visi populiacijos nariai yra vienoje ciklo fazėje. Tai pasiekiama naudojant specialius auginimo būdus.

Tokiu atveju, po kelių dalijimų vienu metu, sinchronizuota ląstelių suspensija palaipsniui pereina atgal į asinchroninį dalijimąsi, todėl ląstelių skaičius vėliau didėja ne laipsniškai, o nuolat.

3. Auginant ant kietų maistinių medžiagų, susidaro bakterijos kolonijų - plika akimi matomas tos pačios rūšies bakterijų spiečius, kuris dažniausiai yra vienos ląstelės palikuonis.

Įvairių rūšių bakterijų kolonijos yra skirtingos:

‣‣‣ forma;

‣‣‣ dydis;

‣‣‣ skaidrumas;

‣‣‣ spalva;

‣‣‣ aukštis;

‣‣‣ paviršiaus ir kraštų pobūdis;

‣‣‣ nuoseklumas.

Kolonijų prigimtis - viena iš taksonominių bakterijų savybių.

44. Sąvokų „biosfera“ ir „biocenozė“ apibrėžimas ir esmė. Šiuolaikinės idėjos apie mikrobų evoliuciją.

Gamtoje mikroorganizmai gyvena beveik bet kurioje aplinkoje (dirvožemyje, vandenyje, ore) ir yra daug labiau paplitę nei kitos gyvos būtybės. Dėl maisto ir energijos šaltinių perdirbimo mechanizmų įvairovės bei ryškaus prisitaikymo prie išorinių poveikių mikroorganizmai gali gyventi ten, kur negali išgyventi kitos gyvybės formos.

Daugumos organizmų natūralios buveinės yra vanduo, dirvožemis ir oras. Mikroorganizmų, gyvenančių ant augalų ir gyvūnų kūnuose, skaičius yra daug mažesnis.

Platus mikroorganizmų paplitimas yra susijęs su jų plitimo per orą ir vandenį lengvumu; ypač gėlo ir sūraus vandens telkinių paviršiuje ir dugne, taip pat keliuose centimetruose viršutinio dirvožemio sluoksnio gausu mikroorganizmų, kurie ardo organines medžiagas. Mažiau mikroorganizmų kolonizuoja gyvūnų paviršių ir kai kurias vidines ertmes (pavyzdžiui, virškinamąjį traktą, viršutinius kvėpavimo takus) ir augalus. Buveinių vietose susidaro mikroorganizmai biocenozės [iš graikų kalbos bios, gyvenimas, + koinos, bendruomenė] – sudėtingos asociacijos su specifiniais ir dažnai neįprastais santykiais. Kiekviena mikrobų bendruomenė konkrečioje biocenozėje formuojasi specifinėmis autochtoniniai mikroorganizmai [iš graikų kalbos automobiliai tavo, + chtonas,

šalis, vietovė], tai yra mikrobai, būdingi konkrečiai sričiai. biocenozės Simbiozė simbiozė , sugyvenimas] – ilgalaikis mikroorganizmų sambūvis ilgaamžėse bendrijose. Ryšys, kai mikroorganizmas yra už šeimininko (didesnio organizmo) ląstelių ribų, yra žinomas kaip ektosimbiozė: kai jis lokalizuotas ląstelių viduje, jis vadinamas endosimbioze. Tipiški ektosimbiotiniai mikrobai - Escherichia coli bakterijų gentys Bacteroides Ir Bifidobakterijos, Proteus vulgaris,

taip pat kiti žarnyno mikrofloros atstovai. Endosimbiozės pavyzdžiu galime laikyti plazmides, kurios suteikia, pavyzdžiui, bakterijų atsparumą vaistams. Simbiotiniai santykiai taip pat skirstomi pagal kiekvieno partnerio gaunamą naudą. Mutualizmas [iš lat. abipusis] – abipusiai naudingi simbioziniai santykiai. Taigi mikroorganizmai gamina biologiškai aktyvias medžiagas, būtinas šeimininko organizmui (pavyzdžiui, B grupės vitaminus). Tuo pačiu metu makroorganizmuose gyvenantys endo- ir ektosimbiontai yra apsaugoti nuo nepalankių aplinkos sąlygų (džiūvimo ir ekstremalių temperatūrų) ir turi nuolatinę prieigą prie maistinių medžiagų. Iš visų abipusiškumo rūšių labiausiai stebina kai kurių grybų auginimas vabzdžių (vabalų ir termitų) pagalba. Viena vertus, tai prisideda prie platesnio grybų paplitimo, kita vertus - o\

mj yra nuolatinis maistinių medžiagų šaltinis lervoms. Tai primena žmogaus naudingų augalų ir mikroorganizmų auginimą.

Komensalizmas- simbiozės rūšis, kai gauna naudos tik vienas partneris (nesudarydamas „matomos“ žalos kitam); tokiuose santykiuose dalyvaujantys mikroorganizmai yra komensalai [iš lat. ląstelė-, s, + mensa, stalas; pažodžiui – stalo draugai]. Komensaliniai mikroorganizmai kolonizuoja žmogaus kūno odą ir ertmes (pavyzdžiui, virškinamąjį traktą), nesukeldami „matomos“ žalos; jų visuma – normali mikrobinė flora (natūrali mikroflora). Tipiški ektosimbiotiniai komensaliniai organizmai yra Escherichia coli, bifidobakterijos, stafilokokai ir laktobacilos. Daugelis komensalinių bakterijų priklauso oportunistinei mikroflorai ir tam tikromis aplinkybėmis gali sukelti makroorganizmo ligas (pavyzdžiui, kai į kraują patenka medicininių procedūrų metu).

Bakterijų augimas ir dauginimasis. Dauginimosi mechanizmas ir greitis. Mikrobų dauginimosi fazės. - koncepcija ir rūšys. Kategorijos "Bakterijų augimas ir dauginimasis. Dauginimosi mechanizmas ir greitis. Mikrobų dauginimosi fazės" klasifikacija ir ypatumai. 2017 m., 2018 m.

Ląstelės, kaip ir bet kuris gyvas organizmas, gimsta, gyvena ir miršta. Bakterijų augimas ir dauginimasis vyksta labai greitai, jei ne jų trapumas ir ribojantys veiksniai (temperatūra, rūgštingumas, maisto trūkumas ir kt.). Palankiomis sąlygomis ląstelių padvigubėjimas vidutiniškai trunka apie pusvalandį. Tačiau kritinėse situacijose kai kurie mikroorganizmų tipai (sporas formuojančios bakterijos) gali formuoti sporas ir „užmigti“ gana ilgą laiką.

Greitas bakterijų dauginimasis turi savo privalumų ir trūkumų. Mikroorganizmų panaudojimas biotechnologijoje (mielės, pieno rūgštis, azotą fiksuojantys organizmai, pelėsiai ir kt.) yra skirti gyvenimo kokybei gerinti. Tačiau nekontroliuojamas ligas sukeliančių (patogeninių) mikrobų augimas yra pavojingas žmonėms. Pati žmogaus mikroflora taip pat gali pakenkti sveikatai. Medicinoje egzistuoja bakterijų peraugimo sindromo samprata, kai žmogaus organizme smarkiai padaugėja oportunistinių mikrobų, o tai kelia grėsmę sveikatai.

Ląstelių augimas ir dauginimasis yra du skirtingi procesai. Augimas reiškia ląstelių masės padidėjimą dėl visų ląstelių struktūrų susidarymo. Dauginimasis – tai ląstelių skaičiaus padidėjimas kolonijoje. Yra dvejetainis dalijimasis, pumpurų atsiradimas ir genetinė rekombinacija (lytinį dauginimąsi primenantis procesas).

Dauguma prokariotinių (nebranduolinių) ląstelių, kurioms priklauso visos bakterijos, dauginasi dalijantis į dvi (dvejetainis dalijimasis). Tokiu būdu, pavyzdžiui, dauginasi pieno rūgšties bakterijos. Procesas prasideda nuo bakterinės chromosomos (DNR molekulės, pakeičiančios branduolį) padvigubėjimo ir vyksta keliais etapais:

• ląstelė pailgėja;
• išorinis apvalkalas „auga“ į vidų ir sudaro skersinę pertvarą (susiaurėjimą);
• dvi naujos (dukterinės) ląstelės juda skirtingomis kryptimis.

Rezultatas – du identiški organizmai.

Atskiri mikroorganizmai dalijasi pumpurais, tačiau tai veikiau išimtis iš bendros taisyklės. Procesas susideda iš trumpo išsikišimo susidarymo viename iš ląstelės polių, į kurį „dreifuoja“ viena iš padalinto nukleoido pusių (DNR molekulės su genetine informacija). Tada iškyša auga ir atsiskiria nuo motininės ląstelės.

Yra dar vienas variantas, primenantis lytinį dauginimąsi – genetinė rekombinacija. Tokiu atveju apsikeičiama genetine informacija ir gaunama ląstelė, kurioje yra jos tėvų genai. Yra trys genetinės informacijos perdavimo būdai:

• konjugacija – tiesioginis DNR dalies perkėlimas (ne keitimas) kontaktuojant iš vienos bakterijos į kitą (procesas vyksta tik viena kryptimi);
• transdukcija – DNR fragmento perkėlimas naudojant bakteriofagą (bakterinį virusą);
• transformacija – negyvų ar sunaikintų ląstelių genetinės informacijos įsisavinimas iš aplinkos.

Taigi tik dėl dvejetainio dalijimosi ir pumpurų atsiradimo ląstelės yra identiškos viena kitai. Genetinės rekombinacijos metu ląstelėje vyksta pokyčiai, atsiranda naujų savybių ir įgyja kitų funkcijų.

Mikroorganizmų augimo greitis ir fazės

Maistinėse terpėse bakterijų augimas ir dauginimasis vyksta keliais etapais, priklausomai nuo turimo maisto kiekio ir atliekų kaupimosi:

1. Pirmąją fazę (latentinę) lemia prisitaikymo prie maistinės terpės veiksniai. Šiuo metu mikroorganizmai tik pripranta prie naujų sąlygų. Bakterijų augimo nepastebėta.
2. Antrajai fazei (eksponentinei) būdingas geometrinės progresijos augimas (padidėjimas išilgai eksponentinės kreivės). Per šį laikotarpį bakterijų ląstelės aktyviai auga, naudodamos visą turimą maistą (maksimalus augimo greitis). Pasiekusi tam tikrą dydį, bakterija pradeda dalytis, o dauginimosi procesas vyksta pastoviu greičiu, nes vis dar yra pakankamai maisto atsargų. Padidėjus augimo ir dauginimosi greičiui, aplinkoje kaupiasi atliekos (toksinai). Fazės pabaigoje augimo tempas pradeda mažėti.
3. Trečiajai fazei būdingas stacionarus augimas, ty „naujagimių“ ląstelių skaičius sutampa su negyvų ląstelių skaičiumi. Augimo ir dauginimosi kreivė šiame segmente nebekyla. Augimo tempas lėtėja. Kurį laiką bendras bakterijų skaičius maistinėje terpėje išlieka nepakitęs. Tačiau dėl naujų „šeimos narių“ atsiradimo mažėja maistinių medžiagų atsargos ir didėja aplinkos toksiškumas. Šis procesas pablogina visos kolonijos gyvenimo sąlygas.
4. Ketvirta fazė – mikroorganizmų žūtis – įvyksta katastrofiškai sumažėjus maisto kiekiui ir padidėjus aplinkos toksiškumui. Gyvų organizmų skaičius nuolat mažėja, galiausiai yra mažiau gyvybingų ląstelių nei jų negyvų.

Bakterijų kolonijos kinetinio augimo greitis labai priklauso nuo bakterijų tipo, maistinės terpės sudėties, įterptų (į terpę) ląstelių skaičiaus, kultūros amžiaus, kvėpavimo būdo ir daugelio kiti veiksniai. Pavyzdžiui, pieno rūgšties bakterijų dauginimuisi svarbu palaikyti gana siaurą temperatūrą (25-30⁰C) ir tam tikrą aplinkos rūgštingumo lygį (pH). Aerobinėms ir anaerobinėms ląstelėms daugintis lemiamas veiksnys yra deguonies buvimas ar nebuvimas kvėpavimui, o sporas formuojančioms ląstelėms reikia pakankamai maisto.

Mikrobų auginimo dirbtinėje aplinkoje sąlygos

Tyrimams (medicina, mikrobiologija) ir naudojimui (pramonėje) bakterijų kultūros auginamos dirbtinėse maistinėse terpėse, kurios skirstomos pagal konsistenciją, kilmę ir paskirtį:

• skystos, pusiau skystos ir tankios (kietos) dirbtins mediagos;
• gyvulinės, augalinės ar sintetinės kilmės terpė (chemiškai gryni junginiai griežtai apibrėžta koncentracija);
• įprastinės (universalios), diferencinės (skirtingos pagal bakterijų rūšį), specialios, selektyvinės arba sodrinimo terpės (slopinančios nepageidaujamų mikrobų augimą).

Yra bakterijų, kurioms reikia specialių sąlygų. Pavyzdžiui, anaerobiniai mikroorganizmai (ir sporų formuojantys, ir neformuojantys) auginami anaerobinėmis sąlygomis (be deguonies). Aerobinėms ląstelėms deguonis tampa lemiamu reprodukcijos veiksniu. Fakultatyviniai anaerobai gali keisti kvėpavimo būdą priklausomai nuo sąlygų. Sporas formuojantys aerobiniai organizmai, naudojami probiotikams gaminti, yra labai jautrūs sumažėjusiai mitybai ir jos kokybei. Sporas formuojantiems anaerobams reikalingas visiškas deguonies nebuvimas. Pagrindinis mikroorganizmų auginimo principas – palankių sąlygų (mityba, kvėpavimas, temperatūra) sukūrimas, o tai kartais sukelia tam tikrų sunkumų.

Taigi anaerobams auginti naudojamas giluminės sėjos metodas, t.y. į tankios maistinės terpės gilumą įvedama bakterijų kultūra, į augimo atmosferą įpilama deguonį sugeriančių chemikalų arba išpumpuojamas oras, jį pakeičiant inertinės dujos. Sporas formuojančių bakterijų atveju į maistinę terpę pridedamas baltymų sintezės inhibitorius, taip sustabdant sporuliacijos procesą.

Mikroorganizmų auginimas

Kultivavimas reiškia dirbtinį ląstelių augimą kontroliuojamomis sąlygomis. Galutinis tikslas yra gauti biologinį produktą iš bakterijų arba su bakterijų pagalba. Tokie vaistai gali būti gydomieji, diagnostiniai ar profilaktiniai. Yra keli auginimo būdai:

1. Stacionariam metodui būdinga pastovi aplinka, nėra trukdžių procesui. Tačiau naudojant šį auginimo skystose maistinėse terpėse būdą, anaerobiniai organizmai duoda nereikšmingą derlių.
2. Giluminio auginimo metodas naudojamas pramonėje bakterinei biomasei auginti. Tam naudojami specialūs konteineriai. Augimo veiksniai yra temperatūros palaikymas ir maistinių medžiagų tiekimas į skystą terpę. Be to, jei reikia, atliekamas maišymas arba deguonies tiekimas (aerobinių bakterijų kvėpavimui).
3. Srauto terpės metodas (pramoninis auginimas) pagrįstas nuolatiniu kultūros palaikymu eksponentinės augimo fazėje. Tai pasiekiama nuolat įvedant maistines medžiagas ir pašalinant toksines atliekas iš ląstelių. Ši technologija leidžia pasiekti maksimalų įvairių biologiškai aktyvių medžiagų (antibiotikų, vitaminų ir kt.) išeigą.

Vienas iš svarbiausių pramoninių preparatų yra pieno rūgšties bakterijų kultūra, kuri naudojama ruošiant pieno starterį, raugintus kopūstus, silosuojant pašarus, gaminant kraujo plazmos pakaitalą. Norint gauti garantuotą galutinį rezultatą, būtina griežtai kontroliuoti gaunamą pieno rūgšties bakterijų kokybę.

Jums reikia tinkamos maistinės terpės ir preparato su gryna pieno rūgšties bakterijų kultūra, užauginta laboratorinėmis sąlygomis. Toliau auginimo procesas paliekamas iki trečiosios fazės (pusiausvyros), po kurios galima pradėti rinkti pieno rūgšties bakterijų „derlius“.

Bakterijų peraugimo sindromas

Bakterijų ląstelių augimas ne visada naudingas, per didelis bakterijų populiacijų padidėjimas žmogaus organizme gali būti pavojingas sveikatai. Kokybinės ir kiekybinės žarnyno mikrofloros sudėties pažeidimas vadinamas klinikiniu bakterijų augimo sindromu. Gydytojai teigia, kad terminas „disbakteriozė“ apibūdinti šį procesą nėra visiškai teisingas. Faktas yra tai, kad organizmui naudingų anaerobinių bakterijų (bifidobakterijų) iš tikrųjų mažėja, tačiau daugėja oportunistinių ląstelių (pavyzdžiui, aerobinių E. coli).

Skirtingos bakterijos gyvena skirtingose ​​virškinamojo trakto dalyse. Plonojoje žarnoje progresuojant palaipsniui keičiasi mikrofloros sudėtis ir mikroorganizmų skaičius. Aerobinės (augančios deguonyje) bakterijų rūšys palaipsniui užleidžia vietą anaerobinei (deguonies neturinčiai aplinkai). Klinikinio peraugimo sindromo atveju bakterijų spektras pasislenka link gramneigiamų (labiausiai patogeniškų), fakultatyvinių aerobinių ir anaerobinių organizmų.

Artėjant prie gaubtinės žarnos, daugėja anaerobinių bakterijų (bifidobakterijų ir bakteroidų). Pagrindinės anaerobinės mikrofloros atstovės – bifidobakterijos – atsakingos už baltymų, B grupės vitaminų, įvairių rūgščių ir kitų gyvybei reikalingų medžiagų sintezę. Aerobiniai mikroorganizmai (Escherichia coli) gamina daugybę vitaminų ir rūgščių, kurios dalyvauja virškinime ir palaiko imunitetą.

Pieno rūgšties bakterijos – dar viena žarnyno mikrofloros atstovė. Jie priklauso mikroaerofiliniams organizmams, t.y. vienas iš pieno rūgšties bakterijų augimo ir dauginimosi faktorių yra deguonis, tačiau labai mažais kiekiais. Šie mikroorganizmai yra atsakingi už virškinamojo trakto rūgštingumo reguliavimą, taip slopindami puvimo bakterijų augimą.

Kiekviena bakterijų rūšis atlieka savo, aiškiai apibrėžtą funkciją. Esant peraugimo sindromui, į plonąją žarną patenka išmatų mikroflora, kuri paprastai gyvena storojoje žarnoje (E. coli arba anaerobinės ląstelės). Keičiasi kiekybinė ir kokybinė bakterinės mikrofloros sudėtis, tam tikrų funkcijų atlikimas sulėtėja arba tampa nebeįmanomas. Susidaro sąlygos patogeninėms bakterijoms augti ir daugintis.

Klinikiniai ligos kriterijai

Bakterijų peraugimo sindromo išsivystymo kriterijai gali būti:

• virškinimo sutrikimai, susilpnėjęs imunitetas, skrandžio rūgštingumo pokyčiai;
• žarnyno vientisumo pažeidimas;
• operacijos pasekmės;
• virškinamojo trakto ligos;
• stresas;
• nekontroliuojamas antibiotikų vartojimas.

Bakterijų augimo sindromo klinikinės apraiškos lengvai painiojamos su kitomis ligomis, jos dažnai sutampa viena su kita, visiškai iškreipia vaizdą. Diagnozė tokiais atvejais gali būti nustatyta tik naudojant specialius tyrimus, kuriais siekiama nustatyti peraugimo sindromą, nustatant ne tik bakterijų skaičių, bet ir rūšis. Šis metodas leis jums pasirinkti reikalingus vaistus, kad ištaisytumėte mikrofloros sudėtį.

Klinikiniai ligos simptomai:

• ankstyvoje ligos stadijoje atsiranda viduriavimas ir vidurių pūtimas;
• pilvo pūtimas ir mėšlungis;
• nuovargis, silpnumas;
• greitas svorio metimas.

Peraugimo sindromui gydyti naudojami antibakteriniai vaistai. Ateityje mikroflorai atkurti prireiks probiotinių ir prebiotinių preparatų.

Įvairios bakterijų ląstelės (autotrofinės ir heterotrofinės, aerobinės ir anaerobinės, sporas formuojančios ir neformuojančios ir kt.) diktuoja tam tikras sąlygas jų dauginimuisi. Pagrindinis auginimo pramoniniu mastu principas yra griežta aplinkos sąlygų ir augimo greičio kontrolė. Gamtoje retai egzistuoja ideali aplinka mikroorganizmams vystytis. Priešingu atveju bakterijos jau seniai būtų užpildę visą turimą erdvę.

Terminas „augimas“ reiškia atskiros ląstelės ar bakterijų grupės citoplazminės masės padidėjimą dėl ląstelinės medžiagos sintezės. Pasiekusi tam tikrą dydį, ląstelė nustoja augti ir pradeda daugintis. Dauginimasis reiškia mikroorganizmų gebėjimą daugintis patiems, t.y. individų skaičiaus padidėjimas tūrio vienete. Taigi dauginimasis yra mikrobų populiacijos individų skaičiaus padidėjimas.

Bakterijos daugiausia dauginasi paprasto skersinio dalijimosi (vegetatyvinio dauginimosi) būdu skirtingose ​​plokštumose. Dalijimosi procesas prasideda susidarius skersinei pertvarai, kuri padalija motininės ląstelės citoplazmą į dvi dukterines ląsteles. Dalijimosi metu vyksta DNR replikacija, todėl kiekviena dukterinė ląstelė paveldimą informaciją gauna iš motininės ląstelės.

Grybuose yra trys dauginimosi tipai: vegetatyvinis, nelytinis ir lytinis.

Vegetatyvinio dauginimosi metu grybienos dalys atskiriamos nuo grybienos, kurioms vystantis susidaro naujas grybiena.

Nelytinis dauginimasis atliekamas naudojant sporas, kurios subręsta specialiuose sporuliacijos organuose. Subrendusios sporos patenka į aplinką ir, susidarius palankioms sąlygoms, sudygsta, išauga nauji hifai. Nelytinio dauginimosi rūšis yra pumpurų atsiradimas. Šis procesas būdingas mielių grybams.

Lytinio dauginimosi metu prieš sporuliaciją susilieja haploidinės vyriškos ir moteriškos lytinės ląstelės. Dėl to atsiranda zigota ir prasideda diploidinė fazė su suporuotu chromosomų rinkiniu. Seksualinis procesas skirtingų rūšių grybuose vyksta skirtingai ir turi savo ypatybes.

DNR replikacija ir ląstelių dalijimasis vyksta tam tikru greičiu, kuris priklauso nuo mikroorganizmo tipo, kultūros amžiaus, maistinės terpės sudėties, temperatūros, deguonies buvimo ar nebuvimo ir kai kurių kitų veiksnių. Taigi E. coli nauja karta susiformuoja per 15...30 min., nitrifikuojančiose bakterijose - per 5...10 val., o Mycobacterium tuberculosis - per 18...24 val. tuo greičiau dalijasi mikrobų ląstelė. Toje pačioje Escherichia coli, auginant peptoniniame vandenyje, dalijimasis įvyksta po 33 min., o auginant mėsos-peptono sultinyje – po 23 min. Skilimo greičiui didelę įtaką daro ir aplinkos temperatūra. Taigi patogeniniuose mikroorganizmuose, prisitaikiusiuose prie gyvūnų ir žmonių kūno temperatūros, dauginimasis 37...39 0 C temperatūroje vyksta kelis kartus greičiau nei 18...20 0 C temperatūroje.

Nors mikroorganizmai dauginasi greitai, jie nėra beribiai. Natūraliomis sąlygomis yra daug veiksnių, ribojančių mikrobų populiacijų augimą. Tai apima: maistinės terpės išeikvojimą, nepalankią temperatūrą, šviesą, pačių mikroorganizmų atliekas, kurios kaupiasi maistinėje terpėje. Bakterijų populiacijos vystymosi procesas nuolatinėje aplinkoje vyksta netolygiai, tačiau turi savo dėsningumus ir tam tikrą seką. Įprasta išskirti keletą šio proceso fazių. Bakterijų populiacijos vystymosi fazės skiriasi laiku ir gyvų bei mirštančių mikroorganizmų skaičiumi. Kiekvienos atskiros populiacijos vystymosi istorija labai skirsis, tačiau seka, kuria viena fazė pakeičia kitą, išlieka nepakitusi.

aš.Pradinė fazė (stacionari, latentinė, ramybės fazė). Tai laikotarpis nuo to momento, kai bakterijos pasėjamos maistinėje terpėje, kol jos pradeda augti. Šios fazės metu bakterijų skaičius nedidėja ir gali net sumažėti.

II.Reprodukcijos uždelsimo fazė. Per šį laikotarpį bakterijų ląstelės sparčiai auga, tačiau dauginasi silpnai. Trukmė yra apie dvi valandas ir priklauso nuo daugelio sąlygų: kultūros amžiaus, mikroorganizmų biologinių savybių, maistinės terpės naudingumo, temperatūros ir kt.

III.Logaritminė fazė. Šiuo laikotarpiu ląstelių dauginimosi greitis ir populiacijos padidėjimas yra maksimalus.

IV.Neigiamas pagreičio etapas. Atsiranda dėl maistinės terpės išeikvojimo, t.y. baigiasi konkrečios maistinės medžiagos, reikalingos tam tikros rūšies gyvybingumui. Mažėja bakterijų dauginimosi greitis, mažėja besidalijančių individų skaičius, didėja mirčių skaičius.

V.Stacionari maksimali fazė. Naujų bakterijų skaičius beveik prilygsta negyvų, t.y. atsiranda pusiausvyra tarp mirštančių ir naujai susiformavusių ląstelių.

VI.Pagreičio mirties fazė. Negyvų ląstelių skaičius yra didesnis nei naujai susidariusių ląstelių.

VII.Logaritminė mirties fazė. Ląstelių mirtis vyksta pastoviu greičiu.

Reprodukcija

n Bakterijos dauginasi dvejetainis dalijimasis, rečiau pumpurais, aktinomicetai – sporomis ir suskaidymu.

n Gramneigiamos bakterijos padalintas susiaurėjimu.

n Gramteigiamos bakterijos dalijasi įaugant į ląstelę susintetintoms dalijimosi pertvaroms

Bakterijos, patekusios į aplinką, prisitaiko prie jos sąlygų ir dauginasi santykinai lėtai (vėlavimo fazė). Tada ateina eksponentinio augimo fazė (eksponentinė fazė). Be to, aplinka yra išeikvota, joje kaupiasi toksiški medžiagų apykaitos produktai, o tai pasireiškia reprodukcijos greičio sumažėjimu ir ląstelių skaičiaus padidėjimo sustabdymu (stacionari fazė).

Taigi augimui periodinėje kultūroje galioja dėsniai, galiojantys ne tik vienaląsčiams, bet ir daugialąsčiams organizmams. Vėliau bakterijų kultūra gali mirti arba žymiai sumažėti (išnykimo fazė). Sporas formuojančios rūšys patenka į sporų formavimosi stadiją, galimas anabiotinių formų susidarymas (žr. toliau). Kai kuriais atvejais papildomai išskiriama augimo pagreitėjimo fazė (eksponentinės fazės pradžia) ir augimo lėtėjimo fazė (perėjimas į stacionarią fazę).

Vėlavimo fazė bakterijų augimas atitinka fiziologinio prisitaikymo laikotarpį, įskaitant fermentų indukciją, sintezę ir ribosomų surinkimą. Fazės trukmė daugiausia priklauso nuo bakterijų užkrato amžiaus ir ankstesnių auginimo sąlygų. Jei inokuliatas paimtas iš senos kultūros (stacionarios augimo fazėje), tada bakterijoms reikia laiko prisitaikyti prie naujų sąlygų. Jei energijos ir anglies šaltiniai naujoje aplinkoje skiriasi nuo turimų ankstesnėje kultūroje, tai prisitaikant prie naujų sąlygų gali tekti sintezuoti naujus fermentus, kurie anksčiau nebuvo reikalingi.

Eksponentinė fazė bakterijų augimas (logaritminis) pasižymi didžiausiu ląstelių dalijimosi greičiu. Tam tikroms bakterijų rūšims tam tikromis augimo sąlygomis generavimo laikas (ty laikas, reikalingas bakterijų skaičiui padvigubėti) yra pastovus visoje logaritminėje fazėje, bet skiriasi priklausomai nuo skirtingų rūšių ir padermių, taip pat priklauso nuo bakterijų sudėties. terpę ir auginimo sąlygas. Genėjimo laikas optimalioje terpėje gali būti trumpas (E. coli 20 minučių) arba ilgas (Mycobacterium tuberculosais 6 valandos). Šioje fazėje terpėje susidaro didžiausias bakterijų metabolitų (pavyzdžiui, toksinų, bakteriocinų) kaupimasis.

Stacionari fazė bakterijų augimas. Šiuo laikotarpiu būtinų maistinių medžiagų prieinamumas tampa ribojančiu veiksniu. Nustatoma pusiausvyra tarp ląstelių augimo ir dalijimosi bei ląstelių mirties proceso. Sporas formuojančios bakterijos (pavyzdžiui, Bacillus ir Clostridium gentys) gali patekti į sporuliacijos fazę, kuri suaktyvėja, kai bakterijos yra ribotos mitybos sąlygomis. Tam tikru momentu mirštančių, naujai susiformavusių ir besiilsinčių ląstelių santykis tampa stabilus; tokia būsena yra žinoma kaip maksimali stacionari fazė. Stacionarios fazės bakterijų biomasė vadinama „produktyvumu“ arba „biomasės derliumi“ (skirtumu tarp didžiausios ir pradinės biomasės); arba „ekonominis koeficientas“, jei biomasės padidėjimas yra susijęs su augimą ribojančio substrato vienetu.

Atsigavimo fazė(sumažėjimas, lizė) apima logaritminės mirties laikotarpį, kuris virsta mažėjančio bakterijų mirties periodu. Bakterijų mirties priežastys normaliose maistinėse terpėse nėra visiškai aiškios. Suprantama, kad terpėje kaupiasi rūgštys (augant Escherichia, Lactobacillus). Kartais bakterijas sunaikina jų pačių fermentai (autolizė). Mirties dažnis labai skiriasi priklausomai nuo mikroorganizmo gyvenimo sąlygų ir savybių (pavyzdžiui, enterobakterijos miršta lėtai, o bacilos greitai).

Gilus auginimo būdas bakterijos naudojamos pramoniniam bakterinės biomasės auginimui, tam naudojami specialūs reaktorių katilai. Juose įrengtos temperatūros palaikymo, įvairių maistinių medžiagų tiekimo į sultinį, biomasės maišymo ir nuolatinio deguonies tiekimo sistemos. Aerobinių sąlygų sukūrimas per visą terpės storį skatina energijos procesų tėkmę aerobiniu keliu, o tai prisideda prie maksimalaus gliukozės energetinio potencialo panaudojimo ir, atitinkamai, maksimalaus biomasės išeiga.

Srauto medijos metodas(pramoninis auginimo būdas) leidžia nuolat palaikyti bakterijų kultūrą eksponentinio augimo fazėje, kuri pasiekiama nuolat pridedant maistinių medžiagų ir pašalinant tam tikrą skaičių bakterijų ląstelių. Bakterijų buvimas eksponentinėje augimo stadijoje užtikrina maksimalų įvairių biologiškai aktyvių medžiagų (vitaminų, antibiotikų ir kt.) derlių.

Bakterinės ląstelės augimas turėtų būti suprantamas kaip jos citoplazmos masės padidėjimas, atsirandantis dėl ląstelinės medžiagos sintezės mitybos metu. Bakterijų populiacijos augimas vyksta 4 etapais: 1) vėlavimo fazė, 2) eksponentinė arba logaritminė fazė, 3) stacionari fazė, 4) miršta fazė.

LAG FAZĖ (4–5 valandos) Vyksta po to, kai sėkla įterpiama į terpę. Tai yra bakterijų prisitaikymo prie maistinės terpės laikotarpis, kai vyksta diferencinis egzo- ir endofermentų aktyvavimas, kad vėliau būtų vykdoma fermento-substrato reakcija. Esant stabiliam DNR kiekiui, smarkiai padaugėja bakterijų baltymų ir RNR.

LAG FAZĖ (4–5 val.) Vėlavimo fazės trukmė paprastai yra trumpa, matuojama valandomis ir priklauso nuo bakterijų tipo, inokuliavimo tam tikroje terpėje dažnumo, kultūros būklės, auginimui naudojamos temperatūros, ir maistinės terpės sudėtis. Nesant matomų augimo požymių atsilikimo fazėje, padidėja biomasė, dėl to bakterijos ląstelės dydis padidėja kelis kartus.

VVG FAZĖ (4 -5 val.) Pasiekusi tam tikrą dydį, „sukaupusi“ reikiamą baltymų, RNR ir DNR kiekį, suaktyvinusi egzo- ir endofermentus, bakterijų ląstelė pradeda aktyviai dalytis. Bakterijos dauginasi skersiniu ląstelių dalijimusi.

LOGARITMINIS AUGIMO FAZĖ (5–6 valandos) Tai dauginimosi fazė, kuri vyksta dvejetainiu būdu dalijant motininę ląstelę į dvi dukterines ląsteles. „Dėl laipsniškai greitėjančios dvinarės bakterijų ląstelių dalijimosi grandininės reakcijos maistinėje terpėje sparčiai didėja bakterijų masė, intensyviai vartojamas jos energetinis substratas ir kaupiasi bakterijų apykaitos produktai.

STACIONARINĖ AUGIMO FAZĖ Dėl to aplinka tampa vis nepalankesnė tolesniam bakterijų augimui ir dauginimuisi. Stacionarios fazės metu reprodukcijos greitis išlieka pastovus. Priklausomai nuo kultivuojamų bakterijų tipo, ji gali išlikti ilgą laiką, o po to įvyksta ketvirtasis etapas -

MIRŠIMO FAZĖ Mirties fazei būdinga laipsniška bakterijų ląstelių mirtis logaritminiu būdu. Šios fazės trukmė svyruoja nuo 48 valandų iki kelių savaičių.

Bakterijų augimo skystose maistinėse terpėse pobūdis yra skirtingas - maistinės terpės difuzinis drumstumas, - plėvelės ar nuosėdų susidarymas (augimas apačioje), - augimas „vatos kamuoliuko“ pavidalu. Augimo modelis skystoje maistinėje terpėje naudojamas bakterijoms diferencijuoti.

Maistinės terpės Bakterijų auginimui laboratorinėmis sąlygomis naudojamos įvairios sudėties dirbtinės maistinės terpės. Pradiniams pasėliams (pirminiams) naudojamos įprastinės arba paprastos maistinės terpės (mėsos peptono agaras, mėsos peptono sultinys). Sudėtingos terpės apima selektyvinę ir diferencinę diagnostinę maistinę terpę.

Maistinės terpės Elektyvinės terpės užtikrina tik tam tikros rūšies mikroorganizmų augimą, o lydinčią mikroflorą slopina specialūs priedai. Diferencialinės diagnostinės maistinės terpės naudojamos mikroorganizmų biocheminėms savybėms tirti ir leidžia diferencijuoti bakterijas pagal fermentinį aktyvumą.

MIKROORGANIZMŲ KLASIFIKACIJA Tiriant ir identifikuojant naujas bakterijų rūšis, kiekviena naujai sukurta klasifikacija atspindėjo mokslo išsivystymo lygį. Mikroorganizmų klasifikavimas, ty visų žinomų rūšių sisteminimas, buvo pagrįstas daugybe savybių:

Mikroorganizmo nustatymo seka I. Kuriai karalystei jis priklauso – prokariotams ar eukariotams II. Kuriai iš pagrindinių kategorijų jis priklauso: 1. Gramneigiamos eubakterijos, turinčios ląstelių sieneles. 2. Gramteigiamos eubakterijos su ląstelių sienelėmis. 3. Eubakterijoms trūksta ląstelių sienelių. 4. Archebakterijos.

Iš viso žinomos 35 mikroorganizmų grupės III. Kuriai grupei 4 kategorijose priklauso mikroorganizmas: 1. Spirochetai 2. Aerobinės /mikroaerofilinės, judrios, spiralės formos/, vibroidinės, gramneigiamos bakterijos. 3. Nejudrios gramneigiamos, lenktos bakterijos. 4. Gramneigiamos, anaerobinės, mikroaerofilinės lazdelės ir kokos.

I. gramneigiamos eubakterijos su ląstelės sienele 5. Fakultatyvinės anaerobinės, gramneigiamos lazdelės. 6. Gramneigiami, anaerobiniai, tiesūs, lenkti ir spiraliniai strypai. 7. Bakterijos, vykdančios disimiliacinį sulfato arba sieros redukavimą. 8. Anaerobiniai gramneigiami kokai. 9. Riketsijos ir chlamidijos.

I. gramneigiamos eubakterijos su ląstelės sienele 10. Anoksigeninės fototrofinės bakterijos. 11. Deguonies fototrofinės bakterijos. 12. Aerobinės chemolitotrofinės bakterijos. 13. Džiovinančios ir (arba) ataugas formuojančios bakterijos. 14. Bakterijos su gaubtais. 15. Nefotosintetinės sklandančios bakterijos, nesudarančios vaisiakūnių. 16. Slenkančios bakterijos, formuojančios vaisiakūnius.

II. Gramteigiamos eubakterijos su ląstelių sienelėmis. 1. Gramteigiami kokai. 2. Endosporas formuojančios gramteigiamos lazdelės ir kokos. 3. Gramteigiamos lazdelės, kurios nesudaro sporų ir yra taisyklingos formos. 4. Netaisyklingos formos gramteigiamos lazdelės, kurios nesudaro sporų. 5. Mikobakterijos. 6. Aktinomicetai.

IV. Archebakterijos. 1. Metanogenai. 2. Sulfatus mažinantys archėjai. 3. Itin halofilinės archebakterijos. 4. Archebakterijoms trūksta ląstelės sienelės. 5. Ekstremalūs termofilai ir hipertermofilai, metabolizuojantys S

Mikroorganizmo identifikavimo seka IV. Kokiai genčiai priklauso mikroorganizmas? V. Kokiai šeimai priklauso mikroorganizmas? VI. Kokio tipo mikroorganizmas tai yra?

Taksonominio mikroorganizmo pavadinimo daryba. 1. KARALYSTĖ 2. KATEGORIJA. 3. GRUPĖ. 4. STRAIPSNIS. 5. ŠEIMA. 6. PERŽIŪRA

Šiuolaikinės mikroorganizmų klasifikacijos privalumai Iki šiol sukurta filogenetinė sisteminimas turi visus viena charakteristika pagrįstos klasifikacijos privalumus ir trūkumus. Privalumai apima beveik visišką rezultatų, gautų įvairiose pasaulio laboratorijose, tapatumą. Norėdami nustatyti rūšies tapatumą, jie taip pat pradėjo papildomai vertinti DNR-DNR homologijos laipsnį, naudodami tipo padermes.

Esamos mikroorganizmų klasifikacijos trūkumai. Esamos klasifikacijos trūkumas yra tas, kad ji nepateikia supratimo apie bakterijų funkcijas. Todėl fenotipinės ar funkcinės klasifikacijos sukūrimas dabar yra labai svarbus praktiniams mikrobiologams. Norėdami greitai nustatyti mikroorganizmų taksonominę padėtį, naudokite Bergey determinantą. Šis informacinis leidinys nuolat atnaujinamas naujomis izoliatų grupėmis ir periodiškai perspausdinamas. Dabar yra 11-asis leidimas.

Šiuolaikinės mikroorganizmų klasifikacijos formavimas. Šiuo metu prokariotų, įskaitant nekultivuojamus, filogenetinės padėties identifikavimas yra kuriamas remiantis 16 S r RNR nukleotidų sekomis. Dėl patobulintų sekos nustatymo ir duomenų apdorojimo metodų šis metodas praktiškai nėra alternatyva naujų organizmų genčiai nustatyti. Dėl anaerobų tyrimo pažangos per pastaruosius 50 metų naujų bakterijų taksonų aprašymas įvyko labai sparčiai.

Skirtumas tarp klasifikavimo ir identifikavimo Be klasifikacijų, mikrobiologijoje yra ir izoliuotų bakterijų kultūrų identifikavimo schemos. Norėdami sukurti identifikavimo schemą, pasirinkite mikroorganizmų charakteristikas, kurias lengva nustatyti, o klasifikavimui dažnai reikia naudoti sudėtingus metodus. Tokiu atveju identifikavimo schema turėtų apimti nedidelį skaičių požymių, o taksonominiam nustatymui klasifikuojant naudojama kuo daugiau požymių.

AČIŪ UŽ DĖMESĮ. KLAUSĖTE PASKAITOS Nr.3 MIKROBIOLOGIJA TEMA: „MIKROORGANIZMŲ AUGIMAS IR REPRODUKCIJA. MIKROORGANIZMŲ EVOLIUCIJA IR KLASIFIKACIJA“.