ev > Fransızca > Bakteri hücrelerinin büyümesinin ve çoğalmasının özelliği nedir? Bakterilerin büyümesi ve çoğalması


Bakteri hücrelerinin büyümesinin ve çoğalmasının özelliği nedir? Bakterilerin büyümesi ve çoğalması




Büyüme ve üreme

"Büyüme" terimi, hücresel materyalin (örneğin, protein, RNA, DNA) sentezinin bir sonucu olarak tek bir hücrenin veya bakteri grubunun sitoplazmik kütlesindeki bir artış anlamına gelir. Belli bir büyüklüğe ulaşan hücrenin büyümesi durur ve çoğalmaya başlar.

Mikropların çoğalması, kendi kendini çoğaltma, birim hacim başına birey sayısını artırma yeteneği anlamına gelir. Aksi takdirde şunu söyleyebiliriz: üreme, mikrobiyal bir popülasyondaki bireylerin sayısındaki artıştır.

Bakteriler esas olarak, farklı hücre kombinasyonlarının (üzüm demeti - stafilokoklar, zincirler - streptokoklar, çiftler - diplokoklar, balyalar, paketler - sarsinler, vb.) Oluşumuyla farklı düzlemlerde meydana gelen basit enine bölünme (vejetatif üreme) ile çoğalır. Bölünme işlemi birbirini izleyen birkaç aşamadan oluşur. İlk aşama, başlangıçta ana hücrenin sitoplazmasını iki yavru hücreye bölen sitoplazmik bir zardan oluşan hücrenin orta kısmında (Şekil 6) enine bir septum oluşumu ile başlar. Buna paralel olarak, iki yavru hücre arasında tam teşekküllü bir bölüm oluşturan bir hücre duvarı sentezlenir. Bakteriyel bölünme sürecinde önemli bir koşul, DNA polimeraz enzimleri tarafından gerçekleştirilen DNA'nın replikasyonudur (ikiye katlanması). DNA eşlendiğinde, hidrojen bağları kırılır ve her biri yavru hücrelerde bulunan iki DNA zinciri oluşur. Ayrıca, kızı tek sarmallı DNA, hidrojen bağlarını eski haline getirir ve tekrar çift sarmallı DNA oluşturur.

DNA replikasyonu ve hücre bölünmesi, kültürün yaşına ve besin ortamının doğasına bağlı olarak her mikrop tipinde bulunan belirli bir oranda gerçekleşir. Örneğin, Escherichia coli'nin büyüme hızı 16 ila 20 dakika arasında değişir; mikobakteri tüberkülozunda bölünme sadece 18-20 saat sonra gerçekleşir; bir memeli doku kültürü hücresi 24 saat sürer. Sonuç olarak, çoğu türün bakterisi, doku kültürü hücrelerinden neredeyse 100 kat daha hızlı ürer.

Değiştirilemez bir ortamda mikrobiyal kültürün çoğaltılması süreci düzensiz bir şekilde ilerler. Dört ana aşamayı tanımlar.

1. İlk aşama (gecikme aşaması) veya dinlenme aşaması. Bu sırada kültür, besin ortamına uyum sağlar. Mikrobiyal hücrede RNA içeriği artar ve onun yardımıyla gerekli enzimlerin sentezi gerçekleşir.

2. Üstel (logaritmik) faz kültürdeki hücrelerde maksimum artış ile karakterize edilir, katlanarak gider (1, 2.4, 8, 16, 256, vb.). Bu zamanda, genç ve biyolojik olarak aktif hücrelerin çoğu besiyerindedir. Fazın sonunda ortam tükendiğinde belirli bir mikrop için gerekli maddeler kaybolur, oksijen miktarı azalır, metabolik ürünlerde bir artış olur - kültür büyümesi yavaşlar. Eğri kademeli olarak yatay bir yön alır.



3. durağan faz, veya olgunluk dönemi, x eksenine paralel uzanan bir çizgiyi grafiksel olarak temsil eder. Yeni oluşan ve ölü hücrelerin sayısı arasında bir denge vardır. Ortam miktarı azalır, popülasyondaki hücrelerin yoğunluğu artar, metabolik ürünlerin toksik etkisi artar - tüm bunlar hücre ölümüne neden olur.

4. Ölme aşaması. Bu aşamada hücrelerde sadece azalma değil, aynı zamanda değişim de gözlenir. Bozulmuş formlar ve sporlar ortaya çıkar. Birkaç hafta veya ay sonra kültür ölür. Bunun nedeni, toksik atık ürünlerin mikrobiyal hücreleri yalnızca engellemekle kalmayıp aynı zamanda öldürmesidir.

Böylece metabolizma süreçleri sayesinde mikrobiyal hücrenin hayati aktivitesi korunur. Aeroblar nefes almak için oksijene ihtiyaç duyarken, anaeroblar nitrat ve sülfat solunumu ve fermantasyonu kullanır. Mikroorganizmalar dış ortamdan organik ve inorganik maddeleri asimile ederek oksitleyerek gerekli enerjiyi ve plastik elementleri alırlar. Sonuç hücre büyümesidir. Gerekli olgunluk aşamasına ulaşan hücre, basit bölünme ile çoğalır. Mikroorganizmalar yaşam aktiviteleri sırasında yavaş yavaş besinleri tüketerek metabolitlerini çevreye salarlar ve böylece ortamın bileşimini değiştirerek yaşam için elverişsiz hale getirirler.

ileri >>>

1. Bakterilerin büyümesi ve çoğalması

Bakteriyel büyüme, popülasyondaki birey sayısını artırmadan bakteri hücresinin boyutunun artmasıdır.

Bakterilerin üremesi, bir popülasyondaki birey sayısının artmasını sağlayan bir süreçtir. Bakteriler, yüksek bir üreme oranı ile karakterize edilir.

Büyüme her zaman üremeden önce gelir. Bakteriler, bir ana hücreden iki özdeş yavru hücrenin oluştuğu enine ikili bölünme ile çoğalırlar.

Bakteriyel hücre bölünmesi süreci, kromozomal DNA'nın replikasyonu ile başlar. Kromozomun sitoplazmik zara bağlanma noktasında (kopyalayıcı nokta), kromozom halkasının kırılmasına neden olan bir başlatıcı protein etki eder ve ardından iplikleri despiralize olur. Filamentler gevşer ve ikinci filament, replikatör noktasına taban tabana zıt olan proreplikatör noktasında sitoplazmik zara bağlanır. DNA polimerazları sayesinde, her zincirin matrisinde tam bir kopyası tamamlanır. Genetik materyalin ikiye katlanması, organel sayısının ikiye katlanmasının sinyalidir. Septal mezozomlarda, hücreyi ikiye bölen bir septum inşa edilmektedir.

Çift sarmallı DNA spiralleşir, sitoplazmik zara bağlanma noktasında bir halka şeklinde bükülür. Bu, septum boyunca hücrelerin ayrışması için bir sinyaldir. İki kız birey oluşur.

Yoğun besleyici ortamlarda, bakteriler hücre kümeleri oluşturur - koloniler, boyut, şekil, yüzey, renk vb. tortu.

Bakterilerin üremesi, üretim zamanına göre belirlenir. Bu, hücre bölünmesinin gerçekleştiği dönemdir. Oluşum süresi bakteri türüne, yaşa, besin ortamının bileşimine, sıcaklığa vb. bağlıdır.

Bir bakteri hücresinin sıvı bir besin ortamında üreme aşamaları:

1) ilk durağan faz; besin ortamına giren ve içinde bulunan bakteri sayısı;

2) gecikme aşaması (dinlenme aşaması); süre - 3-4 saat, bakteriler besin ortamına uyum sağlar, aktif hücre büyümesi başlar, ancak henüz aktif üreme yoktur; bu sırada protein, RNA miktarı artar;

3) logaritmik çarpma aşaması; popülasyonda hücre üreme süreçleri aktif olarak devam ediyor, üreme ölüme galip geliyor;

4) maksimum durağan faz; bakteriler maksimum konsantrasyona, yani popülasyondaki maksimum canlı birey sayısına ulaşır; ölü bakteri sayısı oluşanların sayısına eşittir; birey sayısında daha fazla artış yoktur;

5) hızlandırılmış ölüm aşaması; çevredeki besin substratları tükendiğinden, ölüm süreçleri üreme sürecine üstün gelir. Toksik ürünler, metabolik ürünler biriktirir. Bu aşamadan akış kültürü yöntemi kullanılarak kaçınılabilir: metabolik ürünler sürekli olarak besin ortamından uzaklaştırılır ve besinler yenilenir.

<<< Назад
ileri >>>

bakteri büyümesi Bu, popülasyondaki birey sayısında bir artış olmaksızın bakteri hücresinin boyutunun artmasıdır. Hücre büyümesi sınırsız değildir. Hücre kritik bir boyuta ulaştıktan sonra bölünmeye uğrar.

bakterilerin üremesi bir popülasyondaki bireylerin sayısını artıran bir süreç. Bakteriler, yüksek bir üreme oranı ile karakterize edilir.

Büyüme her zaman üremeden önce gelir. Bakteriler, bir ana hücreden iki özdeş yavru hücrenin oluştuğu enine ikili bölünme ile çoğalırlar. Çoğu Gram-pozitif bakteride, bölünme periferden merkeze uzanan enine bir septumun sentezi ile gerçekleşir. Gram-negatif bakterilerin çoğunun hücreleri daralma ile bölünür.

Bakteriyel hücre bölünmesi süreci, kromozomal DNA'nın replikasyonu ile başlar. Replikasyon, belirli bir nükleotit dizisine sahip olan, orijin (başlangıç) adı verilen seçilmiş bir bölgede başlar. Burada bir veya iki çoğaltma çatalı oluşabilir. Replikasyon sürecinde 20'den fazla enzim yer alır. Bakteriyel DNA çift sarmallı olduğundan, replikasyondan önce bölünmesi gerekir. Bu işlem, çift sarmalı çözen helikaz ve ikincil buklelerin oluşumunu önleyen topoizomeraz enzimlerini içerir. SSB proteini, tek sarmallı DNA'ya bağlanarak çift sarmalın yeniden bükülmesini önler. Sonuç olarak, bir çoğaltma çatalı oluşur. Yeni DNA zincirlerinin sentezi, DNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Ana zincirin şablonu üzerinde nükleotidlerin polimerizasyon reaksiyonunu gerçekleştirmek için, polimeraz bir primer - bir primer gerektirir. Primer, serbest bir 3/- uçlu şablon zinciri tamamlayan kısa bir RNA nükleotid zinciridir. DNA zinciri sentezlenmeye başladıktan sonra, RNA primeri çıkarılır. Dubleksteki DNA iplikçikleri antiparalel olduğundan, çift sarmalın çözülme yönü, yalnızca öncü olarak adlandırılan bir şablondaki DNA sentezinin yönü ile çakışır. Tamamlayıcı sarmalda, DNA, daha sonra DNA ligazları tarafından bir sarmal halinde kaynaştırılan kısa parçalar halinde sentezlenir. Bakteriyel DNA replikasyon işlemi, tüm DNA ikiye katlanana kadar devam eder.



Bakteriler besin ortamına girdiklerinde, ortamın gerekli bileşenlerinden herhangi birinin içeriği minimuma ulaşana kadar büyür ve çoğalırlar, ardından büyüme ve üreme durur. Besin eklemezseniz ve metabolizmanın son ürünlerini çıkarmazsanız, istatistiksel bir bakteri kültürü elde ederiz.

Bakteri üremesinin aşamaları:

1. İlk(gecikme aşaması), bakterilerin aşılanma anından büyümelerinin başlangıcına kadar geçen süreyi kapsar. Süresi ortalama 2-5 saattir ve besin ortamının bileşimine bağlıdır.

2. üstel(logaritmik) faz. Sabit bir maksimum hücre bölünme oranı ile karakterizedir. Bu oran bakterinin cinsine ve besi ortamına bağlıdır. Hücre ikiye katlanma süresine üretim süresi denir. Bu süre birkaç dakikadan birkaç saate kadar değişir.

3. Sabit faz, hücre sayısının artması durduğunda gerçekleşir. Besin ortamındaki besin konsantrasyonunun azalması, kısmi oksijen basıncının düşmesi ve toksik metabolik ürünlerin birikmesi ile bakterilerin büyüme hızı azalır. Sabit fazın süresi birkaç saattir ve bakteri türüne bağlıdır.

4. ölme aşaması asidik metabolik ürünlerin birikmesi veya kendi enzimlerinin etkisi altında otoliz sonucu oluşur. Bu fazın süresi on saatten birkaç haftaya kadar değişir.

3.2. Besin ortamları, sınıflandırılma ilkeleri, besin ortamları için gereksinimler, mikroorganizmaların yetiştirilmesi için koşullar.

Bakteriyolojik çalışmanın temeli, genellikle çalışmanın sonuçlarını kalitesine göre belirleyen besin ortamıdır.

Besin ortamı için temel gereksinimler:

1. Besin ortamı, mikrobun beslenmesi için gerekli olan tüm besin maddelerini içermelidir, yani; besleyici ol

2. Yeterli neme sahip olun

3. Ortamın optimum pH (7.2-7.6) asitliğine sahip olun.

4. İzotonik olun (NaCl konsantrasyonu %0,87), halofil bakteriler için tuz konsantrasyonu %1 veya daha fazladır.

5. Ortamdaki çözünmüş oksijen içeriğini gösteren optimal bir elektronik potansiyele sahip olun. Aeroblar için yüksek, anaeroblar için düşük olmalıdır.

6. Özellikle sıvı ortamlarda bakteri üremesinin görülebilmesi için şeffaf olun.

7. Steril olun (böylece başka bakteri kalmasın).

Kültür ortamının hazırlanmasında hayvansal ürünler (et, balık, kan, yumurta, süt) ve bitkisel ürünler (patates) kullanılmaktadır. Kimyasal bileşiklerden oluşan sentetik besin ortamları da kullanılır.

Bakteriler için nitrojen kaynağı basit amonyum bileşikleri, amino asitler veya peptonlardır; karbon kaynağı - şeker, polihidrik alkoller, organik asitler. Bakterilerin inorganik elementlere olan ihtiyacı, besin ortamına eklenen tuzlarla karşılanır: NaCl, KH 2 RO 4, K 2 HPO 4.

Tutarlılığa bağlı olarak, besleyici ortamlar şunlar olabilir: sıvı, yarı sıvı ve katı. Ortamın yoğunluğu agar eklenerek elde edilir. Agar, alglerden elde edilen bir polisakkarittir. 100°C sıcaklıkta erir, 45-50°C sıcaklıkta soğur. Yarı sıvı ortam için, yoğun ortam için -% 1,5-2 konsantrasyonda% 0,5'lik bir konsantrasyonda agar eklenir. Sıvı besiyeri agar-agar içermez.

Besleyici ortamın bileşimi şu şekilde olabilir: basit ve karmaşık. Basit besiyerleri arasında peptonlu su, et-peptonlu et suyu, et-peptonlu agar, Hottinger agar bulunur. Karmaşık olanlar, ek bir besin bileşeni (şeker, peynir altı suyu, safra sıvıları, kan, serum, yumurta sarısı tuzu agarları, Keith-Tarozzi, Wilson-Blair ortamı) ilavesiyle basit olanlardır.

Çevrenin amacına bağlı olarak ayrılır:

1. Genel amaçlı -çoğu bakterinin yetiştirilmesi için (et pepton agar, kan agar).

2. Özel amaç:

a) seçmeli ortamlar- Belli bir mikroorganizmanın ürediği ortamlardır. Örneğin, pH'ı 9 olan alkalin agar, Vibrio cholerae'yi izole etmeye yarar.

b) ile birlikte zenginleştirme kaynakları belirli bir mikroorganizmanın büyümesini uyarırken diğerlerinin büyümesini engelleyen ortamlardır. Örneğin, magnezyum ve selenit ortamı, Escherichia coli'nin büyümesini engellerken Salmonella bakterilerinin büyümesini uyarır.

c) diferansiyel teşhis ortamları bakterilerin (Hiss ortamı) enzimatik aktivitesini incelemeye yarar.

d) kombine besin ortamı ilgili floranın büyümesini engelleyen seçmeli bir besiyeri ile bir diferansiyel tanı besiyerini (shigella izolasyonu için Ploskirev besiyeri, salmonella için bizmut sülfit agar) birleştirin. Bu ortamların her ikisi de E. coli'nin büyümesini engeller.

Prototrofik ve oksotrofik bakterileri ayırt etmek için seçici ortam kullanılır. Prototroflar, gelişme için ihtiyaç duydukları metabolitleri kendileri sentezleyebildikleri için, yalnızca tuzlar ve karbonhidratlar içeren minimal bir ortamda büyürler. Oksotroflar, belirli amino asitler, vitaminler, yani içeren ortamlara ihtiyaç duyar. büyüme faktörleri.

Besleyici ortamların hazırlanması, bakteriyolojik çalışmanın en önemli ve zor alanlarından biridir.

Şu anda, tıp endüstrisi konserve medya üretimini organize etti. Kuru kültür ortamı, sızdırmazlığı sağlamak için sıkıca vidalanmış kapakları olan plastik kavanozlardadır.

Bakteri yetiştirme koşulları:

1. Tam bir besin ortamının varlığı.

2. Belirli bir yetiştirme sıcaklığı (optimum sıcaklık 37 0 C'dir).

3. Belirli bir yetiştirme ortamı. Katı aeroblar oksijen gerektirir, bu nedenle agar petri kaplarının yüzeyinde veya ince bir sıvı ortam tabakasında iyi gelişirler. Sıvı ortamın derin tabakasında aerobların büyümesi için, oksijenin ortamın tüm hacmi boyunca dağılması için besin ortamını sürekli olarak karıştırmak veya sallamak gerekir. Fakültatif anaeroblar için aynı yöntemler kullanılır. Mikroaerofiller, azaltılmış kısmi oksijen basıncında çoğalırlar. CO 2 konsantrasyonu %1-5 olmalıdır. Bunu yapmak için, özel CO 2 inkübatörleri kullanın veya mahsuller, içine sıcak bir mumun yerleştirildiği kurutuculara yerleştirilir. Zorunlu anaerobların büyümesi için oksijen erişimini dışlamak gerekir. Bunun için besin ortamına oksijen azaltıcı maddeler (tiyoglikolik asit) eklenir, sıvı besin ortamı atmosferik oksijenden kaynatılarak yeniden üretilir, hermetik olarak kapatılmış gaz paketlerine yerleştirilerek oksijen emiciler kullanılır ve anaerostatlar kullanılır.

4. Yetiştirme zamanı (18-48 saat). Mycobacterium tuberculosis'in kültivasyonu için (3-4 hafta).

5. Aydınlatma. Fototrofik bakteriler büyümek için ışığa ihtiyaç duyar.

Endüstriyel koşullarda, antibiyotikler, aşılar, teşhis ürünleri elde etmek amacıyla bakteri veya mantar biyokütlesi elde etmek için, kültürlerin büyümesi ve çoğaltılması için en uygun parametrelere sıkı bir şekilde uyularak aparatlarda (fermentörlerde) yetiştirme gerçekleştirilir.

Bakterilerin beslenmesi.

Beslenme, besinlerin hücre içine ve hücre dışına giriş ve çıkış süreçleri olarak anlaşılmaktadır. Beslenme öncelikle hücrenin çoğalmasını ve metabolizmasını sağlar.

Gerekli besinler arasında şunlar yer alır: karbon, oksijen, hidrojen, azot, fosfor, potasyum, magnezyum, kalsiyum. Organojenlere ek olarak eser elementlere ihtiyaç vardır. Enzim aktivitesi sağlarlar. Bunlar çinko, manganez, molibden, kobalt, bakır, nikel, tungsten, sodyum, klordur.

Bakteriler besin elde etmek için çeşitli kaynaklara sahiptir.

Karbon üretiminin kaynağına bağlı olarak, bakteriler aşağıdakilere ayrılır: 1) ototroflar (inorganik maddeler kullanırlar - CO 2); 2) heterotroflar (organik C-heksozlar, polihidrik alkoller, amino asitler kullanın);

Beslenme süreçleri, bakteri hücresinin enerji ihtiyacını karşılamalıdır. Enerji kaynaklarına göre mikroorganizmalar ikiye ayrılır: 1) fototroflar - bir güneş enerjisi kaynağı; 2) kemotroflar - redoks reaksiyonları nedeniyle enerji alırlar; 3) kemolitotroflar - inorganik bileşikler kullanın; 4) kemoorganotroflar - organik maddeler kullanın.

Tıbbi mikrobiyoloji, heterokemoorganotrof olan bakterileri inceler.

Bakteriyel büyüme faktörleri, varlığı büyümeyi hızlandıran vitaminler, amino asitler, pürin ve pirimidin bazlarıdır. Bakteriler arasında şunlar vardır: 1) prototroflar (gerekli maddeleri kendileri sentezleyebilirler); 2) oksotroflar (büyüme faktörlerine ihtiyaç duyar).

Mikroorganizmalar besinleri küçük moleküller halinde özümserler; bu nedenle proteinler, polisakkaritler ve diğer biyopolimerler ancak ekzoenzimler tarafından daha basit bileşiklere parçalandıktan sonra besin kaynağı olarak hizmet edebilirler.

Metabolitlerin ve iyonların mikrobiyal hücreye giriş yolları: I. Pasif taşıma (enerji maliyeti olmadan): basit difüzyon; 2) kolaylaştırılmış difüzyon (taşıyıcı proteinlerin yardımıyla konsantrasyon gradyanı boyunca). II. Aktif taşıma (konsantrasyon gradyanına karşı enerji harcanmasıyla; bu durumda, substrat, sitoplazmik zarın yüzeyindeki taşıyıcı protein ile etkileşime girer).

Aktif taşımanın değiştirilmiş varyantları vardır - kimyasal grupların transferi. Fosforile enzimler taşıyıcı proteinler gibi davranırlar, bu nedenle substrat fosforile formda transfer edilir. Bir kimyasal grubun bu transferine translokasyon denir.

"Solunum (aerobik, anaerobik). Bakterilerde katabolizma. Yapıcı metabolizma (plastik değişim). Kültürde bakteri üremesi" konusunun içindekiler tablosu:
1. Propiyonik asit fermantasyonu. Bütirik ve aseton-bütil fermantasyonu. homoasetat fermantasyonu. Oksidatif fosforilasyon ile enerji üretimi. Nefes.
2. Bakterilerde karbonhidratların katabolizması. Glikoliz. Glikolitik oksidasyon yolu. Embden-Meyerhof-Parnassus yolu. Pentoz fosfat oksidasyon yolu. Warburg-Dickens-Horecker-Raker planı.
3. Bakterilerde Entner-Doudoroff yolu. Krebs döngüsü. Bakterilerde trikarboksilik asit döngüsü.
4. Azot içeren organik bileşiklerin bakteriler tarafından katabolizması. Amino asitler. Amino asitlerin bakteriler tarafından dekarboksilasyonu ve deaminasyonu. Çöp alanı mekanizması.
5. Yağların ve yağ asitlerinin bakteriler tarafından katabolizması. Bakterilerin endojen enerji metabolizması.
6. Yapıcı metabolizma (plastik değişim). Bakterilerin biyosentetik reaksiyonları için karbon bileşikleri. Amino asitlerin ve proteinlerin bakteriler tarafından biyosentezi.
7. Nükleotitlerin ve nükleik asitlerin bakteriler tarafından biyosentezi.
8. Oligosakkaritlerin ve polisakkaritlerin bakteriler tarafından biyosentezi. Bakteriler tarafından lipitlerin (yağların) biyosentezi.
9. Mikroorganizmaların metabolizmasının düzenlenmesi. allosterik proteinler.

Aslında altında bakteri büyümesi genellikle tüm bakteriyel bileşenlerin koordineli replikasyonu anlamına gelir. Bir bakteri hücresinin bölünmesi iki bireyin oluşumuna yol açtığından, sayıları katlanarak artar: 2 0 -2 1 -2 2 -2 3 -..2 n . Besleyici ortamın kalitesi ve yetiştirme koşulları, bakterilerin büyümesi üzerinde düzenleyici bir etkiye sahiptir.

Hücre Nüfus Artışı sınırlı bir yaşam alanında (dönemsel kültür) en az bölünebilir dört faz(Şek. 4-12).

Pirinç. 4-12. Bakteri kültürü büyümesi.

Bakteriler besiyerine girdikten sonra ortam koşullarına uyum sağlar ve nispeten yavaş çoğalırlar ( gerileme anı). Sonra gelir üstel büyüme aşaması (üstel faz). Ayrıca, çevre tükenir, içinde üreme hızında bir azalma ve hücre sayısındaki artışın durması ile kendini gösteren toksik metabolik ürünler birikir ( durağan faz).

Böylece, kesikli kültürde büyüme sadece tek hücreliler için değil, çok hücreliler için de geçerli olan yasalara uyar. Daha sonra, bakteri kültürü ölebilir veya önemli ölçüde azalabilir (ölüm fazı). Spor oluşturan türler sporlanma aşamasına geçer, spor oluşturan türlerde anabiyotik formların oluşumu mümkündür (aşağıya bakınız). Bazı durumlarda, büyüme hızlanma aşaması (üstel fazın başlangıcı) ve büyüme yavaşlama aşaması (durağan faza geçiş) ek olarak ayırt edilir.

Bakteriyel büyümenin gecikme fazı enzimlerin uyarılması, ribozomların sentezi ve montajı dahil olmak üzere fizyolojik adaptasyon dönemine karşılık gelir. Fazın süresi esas olarak bakteri inokulumunun yaşına ve önceki kültür koşullarına bağlıdır.Aşı eski bir kültürden alınırsa (durağan büyüme fazında), bakterilerin yeni koşullara uyum sağlaması için zamana ihtiyacı vardır. Yeni ortamdaki enerji ve karbon kaynakları önceki kültürde bulunanlardan farklıysa, yeni koşullara uyum sağlamak için daha önce ihtiyaç duyulmayan yeni enzimlerin sentezi gerekebilir.

Bakterilerin üstel büyüme aşaması (logaritmik) maksimum hücre bölünmesi oranı ile karakterize edilir. Belirli bir bakteri türü için, belirli büyüme koşulları altında, üretim süresi (yani, bakteri sayısını iki katına çıkarmak için gereken süre) logaritmik faz boyunca sabittir, ancak türler ve suşlar arasında değişiklik gösterir ve aynı zamanda ortamın bileşimine ve yetiştirme koşulları. Optimum besiyerindeki üretim süresi kısa (Escherichia coli için 20 dakika) veya uzun (Mycobacterium tuberculosais için 6 saat) olabilir. Bu aşamada, besiyerinde bakteri metabolitlerinin (örn. toksinler, bakteriyosinler) maksimum birikimi meydana gelir.


Bakteriyel büyümenin durağan fazı. Bu dönemde, temel besinlerin mevcudiyeti sınırlayıcı faktör haline gelir. Hücre büyümesi ve bölünmesi ile hücre ölümü süreci arasında bir denge kurulur. Spor oluşturan bakteriler (örneğin, Bacillus ve Clostridium cinsleri), bakteriler sınırlı beslenme koşulları altındayken aktive olan sporlanma fazına girebilirler. Belirli bir anda ölen, yeni oluşan ve dinlenen hücrelerin oranı sabitlenir; böyle bir durum, maksimum durağan faz olarak bilinir. Durağan fazdaki bakteri biyokütlesi, "verim" veya "biyokütle verimi" (maksimum ve başlangıç ​​biyokütlesi arasındaki fark) olarak adlandırılır; veya "ekonomik katsayı", eğer biyokütle büyümesi, büyümeyi sınırlayan bir substrat birimiyle ilişkiliyse.

ölme aşaması (durgunluk, parçalanma) bakteri ölüm oranında azalma dönemine dönüşen logaritmik bir ölüm dönemini içerir. Normal besin ortamındaki bakterilerin ölüm nedenleri tam olarak açık değildir. Ortamda asitlerin biriktiği açık durumlar vardır (Escherichia, Lactobacillus'un büyümesi sırasında). Bazen bakteriler kendi enzimleri tarafından yok edilir (otoliz). Ölüm oranı, habitat koşullarına ve mikroorganizmanın özelliklerine bağlı olarak büyük ölçüde değişir (örneğin, enterobakteriler yavaş ölür ve basiller hızlı ölür).

Her canlı organizma gibi hücreler de doğar, yaşar ve ölür. Bakterilerin büyümesi ve çoğalması çok hızlıdır, kırılganlıkları ve sınırlayıcı faktörleri (sıcaklık, asitlik seviyesi, yiyecek eksikliği vb.) Olmasa gezegendeki tüm yaşam alanını ele geçirebilirler. Uygun koşullar altında, hücre ikiye katlanması ortalama olarak yaklaşık yarım saat sürer. Bununla birlikte, kritik durumlarda, bazı mikroorganizma türleri (spor oluşturan bakteriler) spor oluşturabilir ve oldukça uzun bir süre "kış uykusuna" girebilir.

Bakterilerin hızlı çoğalmasının artıları ve eksileri vardır. Biyoteknolojide mikroorganizmaların (maya, laktik asit, nitrojen sabitleyen organizmalar, küfler vb.) kullanımı yaşam kalitesini artırmayı amaçlar. Ancak hastalığa neden olan (patojenik) mikropların kontrolsüz büyümesi insanlar için tehlikelidir. Bir kişinin kendi mikroflorası da sağlığa zarar verebilir. Tıpta, insan vücudundaki fırsatçı mikropların sayısının önemli ölçüde arttığı ve sağlığı tehdit eden bakteriyel aşırı büyüme sendromu kavramı vardır.

Hücre büyümesi ve üreme iki farklı süreçtir. Büyüme, tüm hücresel yapıların oluşumu nedeniyle hücre kütlesindeki artış olarak anlaşılmaktadır. Üreme, bir kolonideki hücre sayısının artmasıdır. İkili bölünme, tomurcuklanma ve genetik rekombinasyon (cinsel üremeye benzeyen bir süreç) vardır.

Tüm bakterilerin ait olduğu prokaryotik (nükleer olmayan) hücrelerin çoğu ikiye bölünerek (ikili bölünme) çoğalır. Bu sayede örneğin laktik asit bakterileri çoğalır. İşlem, bakteri kromozomunun (çekirdeğin yerini alan bir DNA molekülü) kopyalanmasıyla başlar ve birkaç aşamada ilerler:

  • hücre uzar;
  • dış kabuk içe doğru "büyür" ve enine bir bölme (daralma) oluşturur;
  • iki yeni (kız) hücre farklı yönlerde ayrılır.

Sonuç iki özdeş organizmadır.

Bireysel mikroorganizmalar tomurcuklanarak bölünür, ancak bu genel kuralın bir istisnasıdır. İşlem, hücrenin kutuplarından birinde, ayrılmış nükleoidin (genetik bilgiye sahip DNA molekülleri) yarılarından birinin "sürüklendiği" kısa bir çıkıntının oluşmasından oluşur. Sonra çıkıntı büyür ve ana hücreden ayrılır.

Cinsel üremeye benzeyen başka bir seçenek daha var - genetik rekombinasyon. Bu durumda, genetik bilgi alışverişi gerçekleşir ve sonuç, ebeveynlerinin genlerini içeren bir hücredir. Genetik bilgiyi aktarmanın üç yolu vardır:

  • konjugasyon - bir bakteriden diğerine temas üzerine DNA'nın bir kısmının doğrudan transferi (değişim değil) (işlem yalnızca bir yönde ilerler);
  • transdüksiyon - bir bakteriyofaj (bakteri virüsü) kullanılarak bir DNA fragmanının transferi;
  • dönüşüm, ölü veya tahrip olmuş hücrelerin genetik bilgilerinin çevreden emilmesidir.

Böylece, ancak ikili bölünme ve tomurcuklanma sonucunda birbirine özdeş hücreler elde edilir. Genetik rekombinasyon sırasında, hücre değişikliklere uğrar, yeni özellikler geliştirir ve başka işlevler alır.

Mikroorganizmaların büyüme hızı ve aşamaları

Besin ortamlarında, bakterilerin büyümesi ve çoğalması, mevcut gıda miktarına ve atık ürünlerin birikmesine göre farklılık gösteren birkaç aşamada gerçekleşir:

  1. İlk aşama (gizli), besin ortamına uyum faktörleri tarafından belirlenir. Şu anda, mikroorganizmalar yeni koşullara alışıyorlar. Bakteri üremesi görülmez.
  2. İkinci aşama (üstel), üstel büyüme (üstel eğri boyunca artış) ile karakterize edilir. Bu süre zarfında, bakteri hücreleri mevcut tüm yiyecekleri kullanarak aktif olarak büyür (maksimum büyüme oranı). Belli bir büyüklüğe ulaşan bakteri bölünmeye başlar ve besin kaynakları hala yeterli olduğundan üreme süreci sabit bir hızla ilerler. Artan büyüme ve üreme hızı sonucunda atık ürünler (toksinler) çevrede birikir. Fazın sonuna doğru büyüme hızı düşmeye başlar.
  3. Üçüncü aşama, durağan büyüme ile karakterize edilir, yani "yenidoğan" hücrelerin sayısı ölü olanların sayısıyla çakışır. Bu segmentteki büyüme ve üreme eğrisi artık yükselmiyor. Büyüme hızı yavaşlar. Besin ortamındaki toplam bakteri sayısı bir süre değişmeden kalır. Ancak yeni "aile üyelerinin" ortaya çıkması nedeniyle besin rezervleri azalır ve çevrenin toksisitesi artar. Bu süreç tüm koloninin yaşam koşullarını kötüleştirir.
  4. Dördüncü aşama - mikroorganizmaların ölümü - gıdada feci bir azalma ve çevrenin toksisitesinde bir artışın bir sonucu olarak ortaya çıkar. Canlı organizmaların sayısı giderek azalıyor, sonunda, ölü meslektaşlarından daha az canlı hücre var.

Bir bakteri kolonisinin kinetik büyüme hızı büyük ölçüde bakteri tipine, besin ortamının bileşimine, tohumlanmış (ortama verilen) hücrelerin sayısına, kültürün yaşına, solunum yöntemine ve birkaçına bağlıdır. diğer faktörler. Örneğin, laktik asit bakterilerinin üremesi için, sıcaklıkların oldukça dar bir aralıkta (25-30⁰С) ve ortamın belirli bir asitlik seviyesinde (pH) tutulması önemlidir. Aerobik ve anaerobik hücrelerin üremesi için solunum için oksijenin varlığı veya yokluğu belirleyici bir faktör haline gelir ve spor oluşturan hücrelerin yeterli miktarda gıdaya ihtiyacı vardır.

Yapay ortamlarda mikrop yetiştirme koşulları

Çalışma (tıp, mikrobiyoloji) ve kullanım (endüstri) için, tutarlılık, köken ve amaca göre ayrılan yapay besin ortamlarında bakteri kültürleri yetiştirilir:

  • sıvı, yarı sıvı ve yoğun (katı) yapay ortam;
  • hayvansal, bitkisel veya sentetik ortam (kesin olarak tanımlanmış bir konsantrasyonda kimyasal olarak saf bileşikler);
  • geleneksel (evrensel), diferansiyel (farklı bakteri türleri), özel, seçici veya zenginleştirme ortamları (istenmeyen mikropların büyümesini baskılayan).

Özel koşullar gerektiren bakteriler vardır. Örneğin, anaerobik mikroorganizmalar (hem spor oluşturan hem de spor oluşturmayan) anaerobik koşullar altında (oksijen olmadan) yetiştirilir. Aerobik hücreler için oksijen üremede belirleyici bir faktör haline gelir. Fakültatif anaeroblar, koşullara bağlı olarak nefes alma şeklini değiştirebilirler. Probiyotik üretmek için kullanılan spor oluşturan aerobik organizmalar, azaltılmış beslenme ve kaliteye karşı çok hassastır. Spor oluşturan anaeroblar oksijenin tamamen yok olmasını gerektirir. Mikroorganizmaları yetiştirmenin temel ilkesi, bazen belirli güçlükler arz eden uygun koşulların (beslenme, solunum, sıcaklık) yaratılmasıdır.

Bu nedenle, anaerobların yetiştirilmesi için derin tohumlama yöntemi kullanılır, yani yoğun bir besin ortamının derinliğine bir bakteri kültürü verilir, büyüme atmosferine oksijeni emen kimyasallar eklenir veya hava pompalanarak değiştirilir. inert bir gazla. Spor oluşturan bakteriler söz konusu olduğunda, besin ortamına bir protein sentezi inhibitörü verilir ve böylece spor oluşum süreci durdurulur.

Mikroorganizmaların yetiştirilmesi

Yetiştirme, kontrollü koşullar altında hücrelerin yapay olarak yetiştirilmesini ifade eder. Nihai amaç, bakterilerden veya bakteriler yardımıyla biyolojik bir ürün elde etmektir. Bu tür ilaçlar terapötik, tanısal, profilaktik olabilir. Birkaç yetiştirme yöntemi vardır:

  1. Sabit yöntem, ortamın sabitliği ile karakterize edilir, sürece herhangi bir müdahale yoktur. Bununla birlikte, sıvı besin ortamlarında bu yetiştirme yöntemiyle, anaerobik organizmalar önemsiz bir verim verir.
  2. Batık kültür yöntemi, endüstride bakteriyel biyokütleyi büyütmek için kullanılır. Bu amaçla özel kaplar kullanılmaktadır. Büyüme faktörleri sıcaklığı koruyor ve sıvı ortama besin sağlıyor. Ayrıca gerekirse karıştırma veya oksijen beslemesi (aerobik bakterilerin solunumu için) yapılır.
  3. Akış ortamı yöntemi (endüstriyel yetiştirme), kültürün üstel büyüme aşamasında sürekli olarak korunmasına dayanır. Bu, sürekli besin tedariki ve toksik atık ürünlerin hücrelerden uzaklaştırılmasıyla sağlanır. Bu teknoloji, çeşitli biyolojik olarak aktif maddelerden (antibiyotik preparatları, vitaminler, vb.) maksimum verim elde etmeyi mümkün kılar.

En önemli endüstriyel müstahzarlardan biri, laktik ferment, lahana turşusu, yem silajı ve bir kan plazması ikamesinin üretimi için kullanılan laktik asit bakterilerinin kültürüdür. Garantili bir nihai sonuç elde etmek için, ortaya çıkan laktik asit bakterilerinin kalitesi sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.

Uygun bir besiyerine ve laboratuvarda yetiştirilen saf bir laktik asit bakteri kültürü içeren bir preparasyona ihtiyacınız var. Ayrıca, yetiştirme süreci üçüncü aşamanın (denge) başlangıcına kadar bırakılır, ardından laktik asit bakterilerinin "hasatını" toplamaya başlayabilirsiniz.

bakteriyel aşırı büyüme sendromu

Bakteri hücrelerinin büyümesi her zaman faydalı değildir, insan vücudundaki bakteri popülasyonundaki aşırı artış sağlığa zararlı olabilir. Bağırsak mikroflorasının kalitatif ve kantitatif bileşiminin ihlali, bakteriyel aşırı büyümenin klinik sendromu olarak adlandırılır. Doktorlar, bu süreci tanımlamak için "dysbacteriosis" terimini kullanmanın tamamen doğru olmadığını söylüyorlar. Gerçek şu ki, vücut için yararlı olan anaerobik bakterilerin (bifidobakteriler) sayısı gerçekten azalıyor, ancak koşullu olarak patojenik hücrelerin (örneğin, aerobik Escherichia coli) sayısı artıyor.

Gastrointestinal sistemin farklı bölgelerinde çeşitli bakteriler yaşar. İnce bağırsakta siz hareket ettikçe mikrofloranın bileşimi ve mikroorganizmaların sayısı yavaş yavaş değişir. Aerobik (oksijenli ortamda büyüyen) bakteri türleri yerini yavaş yavaş anaerobik (oksijensiz ortama) bırakır. Klinik aşırı büyüme sendromunda, bakteriyel spektrum gram-negatif (en patojenik), fakültatif aerobik ve anaerobik organizmalara doğru kayar.

Kalın bağırsağa yaklaştıkça anaerobik bakterilerin (bifidobakteriler ve bakterioidler) sayısı artar. Anaerobik mikrofloranın ana temsilcileri - bifidobakteriler - proteinlerin, B vitaminlerinin, çeşitli asitlerin ve yaşam için gerekli diğer maddelerin sentezinden sorumludur. Aerobik mikroorganizmalar (E. coli), sindirime katılan ve bağışıklığı destekleyen bir dizi vitamin ve asit üretir.

Laktik asit bakterileri, bağırsak mikroflorasının bir başka temsilcisidir. Mikroaerofilik organizmalara aittirler, yani laktik asit bakterilerinin büyümesi ve çoğalması için faktörlerden biri oksijendir, ancak çok küçük miktarlardadır. Bu mikroorganizmalar, gastrointestinal sistemin asitliğini düzenlemekten ve böylece paslandırıcı bakterilerin büyümesini engellemekten sorumludur.

Her bakteri türü kendi açıkça tanımlanmış işlevini yerine getirir. Aşırı büyüme sendromunda, normalde kalın bağırsakta yaşayan dışkı mikroflorası (E. coli veya anaerobik hücreler) ince bağırsağa girer. Bakteriyel mikrofloranın niceliksel ve niteliksel bileşimi değişir, belirli işlevlerin performansı yavaşlar veya imkansız hale gelir. Patojenik bakterilerin büyümesi ve çoğalması için koşullar vardır.

Hastalık için klinik kriterler

Bakteriyel aşırı büyüme sendromunun gelişimi için kriter şunlar olabilir:

  • hazımsızlık, azalmış bağışıklık, midenin asitliğindeki değişiklikler;
  • bağırsak sisteminin bütünlüğünün ihlali;
  • cerrahi müdahalenin sonuçları;
  • gastrointestinal sistem hastalıkları;
  • stres;
  • antibiyotik ilaçların kontrolsüz alımı.

Bakteriyel aşırı büyüme sendromunun klinik belirtileri, diğer hastalıklarla kolayca karışır, sıklıkla birbiriyle örtüşür ve resmi tamamen bozar. Bu gibi durumlarda, yalnızca bakteri sayısını değil aynı zamanda türlerini de belirleyen aşırı büyüme sendromunu tanımlamayı amaçlayan özel testler yardımıyla teşhis koymak mümkündür. Bu yaklaşım, mikrofloranın bileşimini düzeltmek için gerekli ilaçları seçmenize izin verecektir.

Hastalığın klinik belirtileri:

  • ishal ve şişkinlik, hastalığın erken bir aşamasında ortaya çıkar;
  • şişkinlik ve spazmodik ağrı;
  • yorgunluk, halsizlik;
  • hızlı kilo kaybı.

Aşırı büyüme sendromunu tedavi etmek için antibakteriyel ilaçlar kullanılır. Gelecekte mikroflorayı eski haline getirmek için probiyotik ve prebiyotik preparatlara ihtiyaç duyulacaktır.

Çok çeşitli bakteri hücreleri (ototroflar ve heterotroflar, aerobik ve anaerobik, spor oluşturan ve spor oluşturmayan, vb.) üremeleri için belirli koşulları belirler. Endüstriyel ölçekte yetiştirmenin temel ilkesi, çevre koşullarının ve büyüme oranlarının sıkı kontrolüdür. Doğada, mikroorganizmaların gelişimi için nadiren ideal ortamlar vardır. Aksi takdirde, bakteriler tüm kullanılabilir alanı uzun zaman önce doldurmuş olurlardı.