Bakteriell vekstkurve, faser, faktorer

De Bakteriell vekst det er en kompleks prosess som involverer mange biokjemiske reaksjoner, og som resulterer i bakteriecelledeling. Hvis vi måtte definere det mer presist, vil vi si at det er en økning i antall bakterier i en populasjon, ikke størrelsen på hver enkelt bakterie..

Bakterier er prokaryote organismer, mangler en kjerne eller noe annet intracellulært membranrom. De er encellede, mikroskopiske organismer, naturlig fordelt i alle økosystemer på biosfæren: i jord, vannmasser, dyr, planter, sopp, etc..

Sammenlignet med mange eukaryoter sprer bakterier seg generelt mye raskere, noe som kan forekomme både i den naturlige konteksten til hver art og i kontrollerte eksperimentelle miljøer (in vitro).

Artikkelindeks

• 1 Hvordan oppstår celledeling i bakterier?
• 2 Bakteriell vekstkurve
  • 2.1 Hva er bakterievekstkurven?
• 3 faser av bakterievekst
  • 3.1 Forsinkelsesfase eller forsinkelsesfase
  • 3.2 Eksponensiell eller logaritmisk fase (logg)
  • 3.3 Stasjonær fase
  • 3.4 Avvisnings- eller dødsfase
• 4 Faktorer som påvirker bakterievekst
• 5 Referanser

Hvordan oppstår celledeling i bakterier?

Som i resten av mobilorganismer er celledeling i bakterier en prosess som skjer under streng kontroll, både romlig og tidsmessig, som inkluderer:

- replikering eller duplisering av DNA (det genetiske materialet)

- fordelingen mellom de to fremtidige dattercellene (motsatte poler i delingscellen)

- separasjonen av de to resulterende cellene takket være dannelsen av en "septum" eller midtvegg i delingscellen

I disse organismer er slik celledeling kjent som binær fisjon og er prosessen som fører til en økning i antall bakterieindivider i en populasjon, det vil si bakterievekst..

Ettersom hver celle under deling må duplisere sitt genetiske materiale og følgelig øke størrelsen, innebærer dette at binær fisjon er en biokjemisk aktiv hendelse som krever energiinvestering, det vil si syntesereaksjoner og nedbrytningsreaksjoner..

Veksten til en bakteriepopulasjon kan tegnes som økningen i antall celler som en funksjon av tiden, og denne grafen tegner en kurve som kalles "bakterievekstkurven", der flere faser skilles ut der forskjellige karakteristiske prosesser forekommer..

Bakteriell vekstkurve

Mange forfattere har beskrevet veksten av en bakteriepopulasjon som en eksponentiell eller geometrisk prosess, siden hver delingssyklus (også kjent som generasjon) får 2 til å dukke opp fra en første celle, deretter kommer 4 ut av disse to, deretter 8, deretter 16 og så på.

Tiden som er nødvendig for at hver av disse generasjonene skal dannes, er kjent som generasjonstid eller doblingstid, som lett kan beregnes, som generelt er konstant og nesten alltid artsspesifikk..

For å E coli, For eksempel, en av modellorganismene blant prokaryoter, doblingstiden er pluss eller minus 20 minutter, mens andre arter som f.eks. Clostridium perfringens eller Mycobacterium tuberculosis har doblingstider på henholdsvis 10 minutter og mer enn 12 timer.

Det er viktig å nevne at generasjonstiden og derfor bakterievekst kan endres avhengig av ulike faktorer, som vi vil snakke om senere..

Hva er bakterievekstkurven?

Gjennom årene har forskere klart å beskrive fenomenet bakterievekst ved hjelp av grafiske metoder, og slik kom det vi kjenner i dag som bakterievekstkurven fram..

Denne kurven er ikke noe mer enn en graf som viser økningen i antall celler i en kultur (plottet på en logaritmisk skala) per tidsenhet, hvorfra verdifull informasjon blir innhentet..

Vanligvis alle eksperimentelt dyrkede bakterier in vitro som er utstyrt med alle nødvendige næringsstoffer for å vokse, har et lignende vekstmønster, som lett kan observeres når vekstkurven er plottet.

I denne vekstkurven skiller man ut flere stadier eller faser, som er veldig karakteristiske og som mikrobiologer har oppnådd troverdige biologiske forklaringer på..

Faser av bakterievekst

Som vi allerede har nevnt, vokser en populasjon bakterier eksponentielt, så vekstkurvene er tegnet i en logaritmisk skala..

Siden oppførselen under bakterievekst ikke er ensartet, det vil si at den ikke beskriver en rett linje som alltid stiger, i en typisk vekstkurve observeres fire faser, som er kjent som:

- forsinkelsesfase (lag)

- eksponentiell eller logaritmisk fase (Logg)

- Stasjoner fase

- nedgangs- eller dødsfase

Latensfase eller fase lag

For å starte en bakteriekultur startes et småcellet inokulum. Når dette inokulatet blir introdusert i et komplett friskt kulturmedium, det vil si med alle nødvendige næringsstoffer for å dyrke den gitte bakteriearten, blir det i utgangspunktet ikke observert noen endringer i antall individer..

Det er vist at bakterier i løpet av denne "latensfasen", der det ikke ser ut til å være noen cellevekst, øker størrelsen og er metabolsk veldig aktive, siden de syntetiserer nukleinsyrer, proteiner og enzymer, etc..

Varigheten av denne fasen i tid avhenger av noen iboende faktorer i befolkningen og noen miljøfaktorer. For eksempel:

- av den opprinnelige inokulumstørrelsen

- av de tidligere miljøforholdene i inokulatet

- tid til å syntetisere elementene som er nødvendige for delingen

Eksponensiell eller logaritmisk fase (Logg)

Når bakterier er klare til å begynne å dele seg, observeres en eksponentiell økning i antall celler per volumsenhet per tidsenhet. De er altså i kurvens eksponensielle eller logaritmiske fase.

I løpet av denne fasen anses de fleste bakteriene å gjennomgå binære fisjonshendelser med konstant hastighet, og det er i denne fasen forskere beregner doblingstiden..

Som alle faser av bakterievekst, avhenger ikke den eksponentielle eller logaritmiske fasen og doblingstiden til en populasjon, bare av arten, men av om bakteriene i dyrkningsmediet finner alle nødvendige næringsstoffer og de rette forholdene for vekst.

Stasjoner fase

Eksponensiell vekst av bakterier er ikke uendelig, og dette skyldes at dyrkningsmediet, som er et lukket vekstsystem, før eller senere går tom for næringsstoffer (bakterier forbruker alt).

I tillegg til næringsstoffer er også en økning i antall celler i et konstant volum (økning i cellekonsentrasjon) synonymt med en økning i konsentrasjonen av metabolitter eller avfallsprodukter som kan ha hemmende virkning på veksten..

Et større antall celler i et begrenset rom innebærer også at det til slutt ikke vil være nok plass til flere celler, noe som resulterer i en inhibering av vekst..

I denne fasen, kalt den stasjonære fasen, fortsetter noen celler å dele seg, men andre begynner å dø med samme hastighet, slik at kurven flater ut..

Avvisnings- eller dødsfase

Etter den stasjonære fasen observeres den som en oppvask På vekstkurven fortsetter dødsfasen eller nedgangen, der bakteriene begynner å dø og kurven avtar.

I løpet av dødsfasen dør bakteriene eksponentielt, så det regnes som et "omvendt" stadium som den eksponensielle fasen.

Faktorer som påvirker bakterievekst

Det er mange faktorer som påvirker bakterievekst, mange av dem er relatert til miljøet der de vokser.

Som alle levende organismer trenger bakterier visse "grunnleggende" forhold for å overleve, som går utover mat. Dermed kan vi liste opp noen av de viktigste faktorene som kan endre eller påvirke utseendet til en bakterievekstkurve:

- sammensetningen av vekstmediet: når det gjelder karbonkilder og når det gjelder essensielle elementer

- pH

- temperaturen på mediet

- konsentrasjonen av ioner og mineraler

- gasskonsentrasjon

- tilgjengeligheten av vann

- antall celler

- tilstedeværelsen av metabolitter

- tilstedeværelsen av antibiotika og andre potensielt bakteriedrepende stoffer

Referanser

1. Bramhill, D. (1997). Bakteriell celledeling. Årlig gjennomgang av celle- og utviklingsbiologi, 13 (1), 395-424.
2. Monod, J. (1949). Veksten av bakteriekulturer. Årlig gjennomgang av mikrobiologi, 3 (1), 371-394.
3. Pepper, I. L., Gerba, C. P., Gentry, T. J., & 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 for bakteriell celledeling. Mikrobiologi, 88 (3), 245-260.
5. Widdel, F. (2007). Teori og måling av bakterievekst. Di dalam Grundpraktikum Mikrobiologie, 4 (11), 1-11.
6. Willey, J. M., Sherwood, L., & Woolverton, C. J. (2011). Prescotts mikrobiologi (Vol. 7). New York: McGraw-Hill.