A növekedés és a baktériumok szaporodását - studopediya
Bakteriális növekedés eredménye a több egymással összefüggő biokémiai reakciók, a szintézis a sejtanyag. Baktériumok különböztetni egymástól az egyes növekedés a bakteriális sejtek és a baktériumok elszaporodását a lakosság körében.
Az egyes növekedési ítélik méretének növelése a magánszemélyek. A növekedési sebesség függ a külső környezet és a fiziológiai állapotát a sejt. Állandó körülmények között a növekedési végezzük állandó sebességgel. Rod-alakú baktériumok növekszenek kedvező irányában a hosszú tengely coccusok nőni minden irányban egyenletesen. Két sejtosztódás baktériumok nagyobb, mint a szétválás után.
A baktériumok szaporodását. Leggyakrabban baktériumok szaporodnak bináris hasadási, ha az egyik a két sejtek keletkeznek, amelyek mindegyike ismét osztva. Felosztása folyamat mindig megelőzi replikáció (duplázás) DNS. Kétféle a Division - Division szűkület (konstrikció) és egy keresztirányú válaszfal (ábra A.7).
Felosztása szűkület (szűkület) kíséri egy szűkülete a sejtekhez a felosztás pontján, és ez a folyamat magában foglalja az összes réteget a sejtmembránok. Nyúlványát a membránok a sejt belsejében több szűkíti, és végül osztja két. Benne rejlik a szétválás a Gram-negatív baktériumok. A szétválás, hogy kialakítsuk a keresztirányú válaszfal jellemző Gram-pozitív baktériumok ellen. Azonban egyes csoportok a baktériumok által jelzett változás módja osztódó (thiobacteria, mycobacteria). A globuláris baktériumok képezhet több keresztirányú terelőlapok (tetrakokki, sartsiny). Bimbózó ubaktery egyfajta bináris hasadási. Ez a módszer a terjedési rejlő baktériumok polimorf vagy dimorf sejtciklusra. Bimbózó baktériumok rejlő sejtpolaritás. Egyes baktériumok szaporodnak segítségével exospores (de nem Belsőspórákat!), Egyes - töredékek gombafonalak (aktinomicéta). Néhány baktérium szex bélbolyhok vagy F-ivás.
Az az időszak, a szétválás a szétválás a sejtciklus hívják. Többféle típusú vegetatív sejtciklus: monomorf - morfológiai formák csak egy típusú sejtek (például Bacillus), dimorf - két morfológiai típusú sejtek, polimorf - több (Actinomycetes). Amikor dimorfok és polimorf ciklus különbséget a gyermekek és anyák sejteket.
Baktériumok magas reprodukciós ráta. Például, kedvező körülmények között, E. coli van osztva 20-30 percenként 2 óra alatt ez ad 72. azaz 72 generáció. A kizáró körülmények haláleset, ez a biomassza lesz 4720 m. Terjedési sebesség függ a környezeti tényezők (hőmérséklet, élelmiszer állapotban, a páratartalom, a reakcióközeg és mtsai.) És specifikus jellemzői a baktériumok. Magas volt a baktériumok növekedését elősegíti megőrzése a földön még az arcát a tömegpusztító. A túlélő egyedi sejtek szaporodni, és készítsen új generáció.
A baktériumok növekedését a populációban. Népesség (született népesség -. Populáció) - gyűjteménye közé a baktériumok (tiszta tenyészet) vagy különböző fajokból (vegyes Association), a fejlődő zárt térben (pl, egy táptalaj). A baktérium populáció folyamatosan van egy növekedési, szaporodási és sejthalált okoz. A mikroorganizmusok tenyésztése A in vitro periodikus, folyamatos és szinkron.
Időszakos (stacionárius) tenyésztés nélkül fordul elő táptalajt befolyó és kifolyó. Ez jellemzi a klasszikus mikrobiológiai növekedési görbe, ahol a különálló fázist elkülönítjük baktérium populáció növekedése tükrözi az általános minta sejt növekedését és szaporodását.
Lag fázis (Engl lag -. Delay) kezdődik a beoltás baktériumok a friss tápközegben. A sejteket alkalmazkodott szerinti tenyésztési körülmények nőni, de nem szaporodnak, elérik a maximális növekedési ráta. Abszolút és fajlagos növekedési sebesség a nulláról a lehetséges maximális értéket. Fajlagos növekedési sebesség viszony határozza meg:
ahol V - a biomassza növekedését vagy a sejtek száma, a tömegegységben kifejezve, a sejtek száma vagy egységekben egységnyi idő.
X - biomassza vagy sejtek száma;
A fajlagos növekedési sebesség határozza meg a képlet:
ahol μ - biomassza növekedés, egységnyi idő alatt egységnyi biomassza,
Az időtartam a lag fázis függ a biológiai jellemzői a baktériumok, a tenyészet kora, vetőmag mennyisége, az összetétele a tápközeg, a hőmérséklet, levegőztetés, pH, és mások. Néhány baktérium rendelkezik egy rövid ideig a növekedés visszamaradása, egyéb hosszú. Minél fiatalabb a kultúra, ez az időszak rövidebb. A kompozíció a tápközeg közelebb van az, amelyben a mikroorganizmusokat tenyésztettük, a rövidebb lag fázis. Változások a közegben változásához vezet a lag-fázis, mivel az idő szintéziséhez szükséges enzimek, vagy fokozzák azok aktivitását. Így, növekedésgátló faktorokat lehet osztani a külső (a táptalaj összetétele, a pH, hőmérséklet, stb) és a belső (életkor kultúra). A mosás időtartama fázis lehet néhány perctől több óráig vagy akár napokig. Ebben a fázisban, # 956; = 0.
Log-fázisban (logaritmikus. Vagy exponenciális), azzal jellemezve, hogy elosztjuk a legnagyobb sebességet a baktériumok. Összes baktérium határozza meg a képlet:
ahol N és N0 - a sejtek összes száma a késői fázis és a korai fázisban, illetőleg;
N - generációk száma és generációk.
A mikrobiológiai gyakorlat, hogy kifejezze az összes mikrobiális sejtek általában nem az abszolút számok (mivel azok nagy mennyiségben), és a logaritmus. Prsle logaritmusát egyenlet (1.3): lg N = lg N0 + n # 8729; LG2, n # 8729; LG2 = lg N - lg N0. így a generációk száma egyenlő: n = (lg N - lg N0) / LG2
A szaporodási ráta az egy cellát vagy a generáció időszak:
g - generáló időszakban.
Ezek az egyenletek azon a feltételezésen alapulnak, hogy a log-fázis 100% életképes sejtek. Azonban, a kísérletileg meghatározott, hogy mintegy 20% -a a sejtek, még ebben a fázisban a vágóbetétek, így a fenti képletekben, módosul - 2 vesszük helyett 1.6.
Az exponenciális növekedése a populáció által leírt egyenlettel:
ahol X és X0 - sejtek száma (vagy a biomassza) a végén, és a kísérlet kezdetén, illetve;
e - a bázis a természetes alapú logaritmus;
# 956; max - a maximális fajlagos növekedési sebesség.
Logaritmikus fázisában a legtöbb sejt fiziológiailag fiatal, biokémiailag aktív, hanem a legérzékenyebb a kedvezőtlen környezeti tényezők. Ebben a fázisban, # 956; = Max.
A fázis a lassabb növekedés. Ez kombinálja két fázis - lineáris növekedési fázisban (# 956; = const), valamint egy fázis a negatív gyorsulás. Fázis jellemzi alatt lineáris növekedés üteme állandó biomassza növekedési (sejtek száma). Ezután, a átmenet egy fázis negatív gyorsulás csökken száma osztódó sejtek. A kezdeti fázis változás magyarázható mennyiségi összetételét a tápközeg (tápanyag felvételt, felhalmozódása metabolikus termékek).
A stacionárius fázis jellemzi közötti egyensúly a haldokló és az újonnan képződött sejtek. A korlátozó tényezők a bakteriális növekedés az előző fázisban, az oka a stacionárius fázist. A biomassza növekedése nem (# 956 = 0). Ebben a fázisban van a legnagyobb mennyiségű biomassza és a teljes sejtek száma. Ezek a legnagyobb értékeket hívjuk szüret. vagy hozam.
Fázis haldokló (exponenciális sejthalál) jellemzi számának csökkenése az élő sejtek, növekvő népesség heterogenitás (megjelenő sejtek nélküli érzékelő színezék, gyenge fejlesztési réteggel mureinovogo et al.). haldoklás során elsőbbséget élvez a szétválás (# 956; <0).
túlélési fázist jelenléte jellemzi az egyes sejtek, amelyek megőrizték hosszú ideig a feltételeit életképességét halál a többsége a sejtpopuláció. Túlélő sejteket jellemző az alacsony aktivitás a metabolizmus, megváltozása ultrastruktúra sejtek (granulált citoplazmájában, hiánya poliriboszómák et al.). A sejteket jobban ellenáll a kedvezőtlen környezeti körülmények között.
Így alatt álló tenyésztés, a mikrobiális sejtek minden alkalommal változó körülmények között: az első, vannak meghaladó összes tápanyagot, aztán fokozatosan jön hátránya majd megmérgezi sejtek anyagcsere termékeket.
Hatása a korlátozó tényező a növekedés ütemét. A normális növekedéshez és fejlődéshez mikroorganizmusok tápközegnek tartalmaznia kell a szükséges akkumulátorok megfelelő pH, hőmérséklet, stb Tényezők korlátozó növekedésének kultúra, az úgynevezett korlátozó. A jellemző a növekedés egy populációjának mikroorganizmusok - függőség a specifikus szaporodási ráta a szubsztrát koncentráció. Ez a függőség fejezi ki Monod egyenlet. képviselő hiperbolikus függvénnyel:
# 956; max - a maximális fajlagos növekedési sebesség;
S - szubsztrát koncentráció;
KS - konstantanasyscheniya számszerűen egyenlő egy a szubsztrát koncentrációja, amely a növekedési ráta a felének megfelelő érték # 956; max.
Mivel a tápanyag felhasználás körében dúsított termékek az anyagcsere, ami szintén korlátozza a növekedés a kultúra. A legáltalánosabb esetben az anyag koncentrációjának hatása szubsztrát és metabolitjainak a növekedési ütem egy populációjának mikroorganizmusok tükröződik a modellben ND Jeruzsálem:
ahol F - koncentráció metabolikus termékek;
KR - állandó számszerűen egyenlő koncentrációban metabolikus termékek, amelyben a növekedés üteme lelassul kétszer.
Elemzés az egyenlet azt mutatja, hogy amennyiben KR >> P ha az érték a P elhanyagolható. növekedési sebesség korlátozott, csak a szubsztrát koncentrációjával. Ha S >> KS, a növekedés üteme korlátozza a felhalmozási anyagcsere termékeket.
Folyamatos termesztés. Ha a hajó, ahol a baktérium populáció folyamatosan tápláljuk a friss táptalajt, és egyidejűleg ugyanazzal a sebesség kimeneti tenyészlevet tartalmazó baktériumsejteket és metabolikus termékek, kapott folyamatos tenyésztés. Beállításával az áramlási sebességet a közeg vezérelheti a növekedés a baktérium populáció, például hosszabbít a logaritmikus fázis vagy stacionárius bármely kívánt időben. Folyamatos növénytermesztést végeznek speciális eszközök - kemosztátba turbidostatah. Folyamatos mikroorganizmusok tenyésztéséhez használt tanulmányozzák a fiziológia, biokémia, a genetika, stb, valamint széles körben használják a mikrobiológiai ipar.
Szinkron kultúra - a kultúra, amelyben minden időben a sejtek osztódása egyidejűleg (szinkronban) miatt ugyanazt a hajlandóság osztani minden egyén számára. A szinkronizálás érhető el a fizikai, kémiai és biológiai módszerekkel. A fizikai eljárások közé tartozik hőhatás, differenciális centrifugálással, szűréssel, vagy differenciál, kémiai és biológiai - éhezés okozta baktériumok, a baktériumok növesztésével a hibás adathordozót, majd át őket a teljes táptalajjal. Szinkron tenyészeteket használnak genetikai és citológiai vizsgálatok, hogy tanulmányozza a szintézis bizonyos celluláris komponensek a folyamat osztódó baktériumok.