Bakteriel vækstkurve, faser, faktorer

Det Bakterievækst det er en kompleks proces, der involverer mange biokemiske reaktioner, og som resulterer i bakteriecelledeling. Hvis vi skulle definere det mere præcist, ville vi sige, at det er en stigning i antallet af bakterier i en population, ikke størrelsen på hver enkelt bakterie..

Bakterier er prokaryote organismer, der mangler en kerne eller ethvert andet intracellulært membranrum. De er encellede, mikroskopiske organismer, naturligt fordelt i alle økosystemer på biosfæren: i jord, vandområder, dyr, planter, svampe osv..

Sammenlignet med mange eukaryoter spredes bakterier generelt meget hurtigere, hvilket kan forekomme både i den naturlige kontekst for hver art og i kontrollerede eksperimentelle miljøer (in vitro).

Artikelindeks

• 1 Hvordan opstår celledeling i bakterier?
• 2 Bakteriel vækstkurve
  • 2.1 Hvad er bakterievækstkurven?
• 3 faser af bakterievækst
  • 3.1 Forsinkelsesfase eller forsinkelsesfase
  • 3.2 Eksponentiel eller logaritmisk fase (log)
  • 3.3 Stationær fase
  • 3.4 Afvisnings- eller dødsfase
• 4 faktorer, der påvirker bakterievækst
• 5 Referencer

Hvordan opstår celledeling i bakterier?

Som i resten af ​​cellulære organismer er celledeling i bakterier en proces, der finder sted under streng kontrol, både rumlig og tidsmæssig, som inkluderer:

- replikering eller duplikering af DNA (det genetiske materiale)

- dets fordeling mellem de to fremtidige datterceller (modsatte poler i delingscellen)

- adskillelsen af ​​de to resulterende celler takket være dannelsen af ​​en "septum" eller mellemvæg i delingscellen

I disse organismer er sådan celledeling kendt som binær fission og er den proces, der fører til en stigning i antallet af bakterieindivider i en population, det vil sige bakterievækst..

Da hver celle under deling skal duplikere sit genetiske materiale og følgelig øge dens størrelse, indebærer dette, at binær fission er en biokemisk aktiv begivenhed, der kræver energiinvestering, dvs. syntesereaktioner og nedbrydningsreaktioner..

Væksten i en bakteriepopulation kan afbildes som stigningen i antallet af celler som en funktion af tiden, og denne graf tegner en kurve kaldet "bakterievækstkurve", hvor flere faser skelnes, hvor forskellige karakteristiske processer forekommer..

Bakteriel vækstkurve

Mange forfattere har beskrevet væksten af ​​en bakteriepopulation som en eksponentiel eller geometrisk proces, da hver delingscyklus (også kendt som generation) får 2 til at komme ud af 1 indledende celle, derefter 4 komme ud af disse to, derefter 8, derefter 16 og så på.

Den nødvendige tid til dannelse af hver af disse generationer er kendt som generationstid eller fordoblingstid, som let kan beregnes, som generelt er konstant og næsten altid artsspecifik..

For at E coli, For eksempel er en af ​​modelorganismerne blandt prokaryoter, fordoblingstiden plus eller minus 20 minutter, mens andre arter såsom Clostridium perfringens eller Mycobacterium tuberculosis har en fordoblingstid på henholdsvis 10 minutter og mere end 12 timer.

Det er vigtigt at nævne, at generationstiden og derfor bakterievækst kan ændres afhængigt af forskellige faktorer, som vi vil tale om senere..

Hvad er bakterievækstkurven?

Gennem årene har forskere formået at beskrive fænomenet bakterievækst ved hjælp af grafiske metoder, og det var sådan, hvad vi kender i dag som bakterievækstkurven kom frem..

Denne kurve er intet andet end en graf, der viser stigningen i antallet af celler i en kultur (plottet på en logaritmisk skala) pr. Tidsenhed, hvorfra der opnås værdifuld information..

Generelt alle eksperimentelt dyrkede bakterier in vitro som er forsynet med alle de nødvendige næringsstoffer til at vokse udviser et lignende vækstmønster, som let kan observeres, når vækstkurven er plottet.

I denne vækstkurve skelnes der mellem flere faser eller faser, som er meget karakteristiske, og for hvilke mikrobiologer har opnået plausible biologiske forklaringer..

Faser af bakterievækst

Som vi allerede har nævnt, vokser en population af bakterier eksponentielt, så vækstkurverne er tegnet i en logaritmisk skala..

Da adfærden under bakterievækst ikke er ensartet, det vil sige, den beskriver ikke en lige linje, der altid stiger, i en typisk vækstkurve observeres fire faser, som er kendt som:

- forsinkelsesfase (forsinkelse)

- eksponentiel eller logaritmisk fase (log)

- Stationær fase

- nedgangs- eller dødsfase

Forsinkelsesfase eller fase forsinkelse

For at starte en bakteriekultur startes en lille celle inokulum. Når dette podestof introduceres i et komplet frisk kulturmedium, det vil sige med alle de nødvendige næringsstoffer til at dyrke de givne bakteriearter, observeres der oprindeligt ingen ændringer i antallet af individer..

Det er blevet vist, at bakterier i løbet af denne "latensfase", hvor der ikke synes at være nogen cellevækst, øger deres størrelse og er metabolisk meget aktive, da de syntetiserer nukleinsyrer, proteiner og enzymer osv..

Varigheden af ​​denne tidsfase afhænger af nogle iboende faktorer i befolkningen og nogle miljømæssige faktorer. For eksempel:

- af den oprindelige podestørrelse

- af podemodens tidligere miljøforhold

- tid til at syntetisere de nødvendige elementer til delingen

Eksponentiel eller logaritmisk fase (log)

Når bakterier er klar til at begynde at opdele, observeres en eksponentiel stigning i antallet af celler pr. Volumenhedsenhed pr. Tidsenhed. De befinder sig derfor i kurvens eksponentielle eller logaritmiske fase.

I denne fase anses de fleste bakterier for at være i binær fissionshændelse med konstant hastighed, og det er i denne fase, at forskere beregner fordoblingstiden..

Som alle faser af bakterievækst afhænger den eksponentielle eller logaritmiske fase og en fordoblingstid af en population ikke kun af arten, men af ​​om bakterierne i dyrkningsmediet finder alle de nødvendige næringsstoffer og de rette betingelser for dens vækst.

Stationær fase

Den eksponentielle vækst af bakterier er ikke uendelig, og det skyldes, at dyrkningsmediet, som er et lukket vækstsystem, før eller senere løber tør for næringsstoffer (bakterier forbruger alt).

Ud over næringsstoffer er en stigning i antallet af celler i et konstant volumen (stigning i cellekoncentration) også synonymt med en stigning i koncentrationen af ​​metabolitter eller affaldsprodukter, der kan have hæmmende virkninger på væksten..

Et større antal celler i et begrænset rum indebærer også, at der i sidste ende ikke vil være plads nok til flere celler, hvilket resulterer i en hæmning af vækst..

I denne fase, kaldet den stationære fase, fortsætter nogle celler med at dele sig, men andre begynder at dø med en lignende hastighed, så kurven flader ud..

Afvisnings- eller dødsfase

Efter den stationære fase observeres den som en fad På vækstkurven fortsætter dødsfasen eller tilbagegangen, hvor bakterierne begynder at dø, og kurven falder.

I dødsfasen dør bakterierne eksponentielt, så det betragtes som et "omvendt" trin, at den eksponentielle fase.

Faktorer, der påvirker bakterievækst

Der er mange faktorer, der påvirker bakterievækst, mange af dem er relateret til miljøet, hvor de vokser.

Som alle levende organismer har bakterier brug for visse "grundlæggende" betingelser for at overleve, som går ud over mad. Således kan vi liste nogle af de vigtigste faktorer, der kan ændre eller påvirke udseendet af en bakterievækstkurve:

- vækstmediets sammensætning: med hensyn til kulstofkilder og med hensyn til væsentlige elementer

- pH

- medietemperaturen

- koncentrationen af ​​ioner og mineraler

- gaskoncentration

- tilgængeligheden af ​​vand

- antallet af celler

- tilstedeværelsen af ​​metabolitter

- tilstedeværelsen af ​​antibiotika og andre potentielt bakteriedræbende stoffer

Referencer

1. Bramhill, D. (1997). Bakteriel celledeling. Årlig gennemgang af celle- og udviklingsbiologi, 13 (1), 395-424.
2. Monod, J. (1949). Væksten af ​​bakteriekulturer. Årlig gennemgang af mikrobiologi, 3 (1), 371-394.
3. Pepper, I. L., Gerba, C. P., Gentry, T. J. og Maier, R. M. (red.). (2011). Miljømikrobiologi. Akademisk presse.
4. Vedyaykin, A. D., Ponomareva, E. V., Khodorkovskii, M. A., Borchsenius, S. N., & Vishnyakov, I. E. (2019). Mekanismer til bakteriel celledeling. Mikrobiologi, 88 (3), 245-260.
5. Widdel, F. (2007). Teori og måling af bakterievækst. Di dalam Grundpraktikum Mikrobiologie, 4 (11), 1-11.
6. Willey, J. M., Sherwood, L., & Woolverton, C. J. (2011). Prescotts mikrobiologi (bind 7). New York: McGraw-Hill.