Фазы развития бактерий

Закономерности роста популяций микроорганизмов – общие закономерности роста и размножения бактериальной популяции графически описываются в виде кривой, отражающей зависимость логарифма числа живых клеток от времени. Такая кривая имеет S-образную форму и позволяет различать несколько фаз, сменяющих друг друга.

Содержание:

S-образная кривая закономерности роста популяции микроорганизмов характерна для периодической культуры. В лабораторных и промышленных условиях используют два способа культивирования микроорганизмов: периодический (статический) и непрерывный (проточный). В первом случае получают периодическую культуру, а во втором – непрерывную культуру.

Сбалансированный рост бактерий

Сбалансированный рост бактерий наблюдается в среде, к которой данные микроорганизмы полностью адаптированы. В период сбалансированного роста удвоение биомассы происходит с одновременным удвоением всех прочих параметров популяции: количества белка, ДНК, РНК, внутриклеточной воды.

Культуры бактерий, растущие сбалансировано, сохраняют постоянный химический состав. Кроме того, в такой культуре скорость прироста вещества клеток в любой выбранный момент пропорциональна числу и массе имеющихся в это время бактерий. Коэффициент этой пропорциональности называют удельной скоростью роста (µ). Данная величина вычисляется по установленной формуле и изменяется в зависимости от условий выращивания культуры.

Динамика развития бактериальной популяции в периодической культуре.
1. Лаг-фаза: I– исходная стационарная фаза; II– лаг-фаза – период задержки размножения.
2. Экспоненциальная фаза: III– экспоненциальная (логарифмическая фаза).
3. Стационарная фаза: IV– фаза отрицательного ускорения; V– максимальная стационарная фаза.
4. Фаза отмирания: VI – фаза ускорения гибели; VII– фаза логарифмической гибели; VIII– фаза уменьшения скорости отмирания.

Фазы развития бактерий в периодической культуре

Зависимость концентрации жизнеспособных клеток бактерий в периодической культуре от длительности инкубирования описывается кривой S-образной формы, на которой различают несколько фаз роста, сменяющих друг друга в четкой последовательности:

1. Начальная фаза (лаг-фаза, фаза задержанного роста) – охватывает промежуток времени между инокуляцией бактерий и достижением ими максимальной скорости деления. В клетках бактерий в этот период идут в основном процессы, связанные с приспособлением их к условиям культивирования (составу среды, температуре, рН и т. п.). Часто данную фазу делят на две:

  • исходную стационарную фазу (I) – составляющую период от момента внесения бактерий в питательную среду до начала их роста;
  • лаг-фазу (II) – период задержки размножения, характеризующийся увеличением частоты клеточного деления и нарастанием числа клеток.

2. Экспоненциальная (логарифмическая) фаза (III) – период времени, характеризующийся максимальной постоянной скоростью размножения бактерий и увеличением их числа в геометрической прогрессии.В течение экспоненциальной фазы все клетки бактериальной популяции имеют одинаковый размер, содержат максимальное количество РНК. Количество белка в них постоянно и максимально из возможного. Бактериальные клетки в данную фазу наиболее жизнеспособны и обладают высокой биохимической активностью.

3. Стационарная фаза – наблюдается в период, когда число жизнеспособных клеток достигает максимума и не увеличивается, поскольку скорость размножения бактерий равна скорости их отмирания. Поскольку скорость роста определяется концентрацией субстрата, то скорость роста начинает снижаться ещё до его полного использования. Поэтому переход от экспоненциальной фазы к стационарной происходит постепенно. Стационарную фазу часто подразделяют на:

  • фазу отрицательного ускорения (IV) – характеризуется уменьшением скорости размножения бактерий, удлинением периода их генерации;
  • максимальную стационарную фазу (V) – отражает динамическое равновесие между покоящимися, делящимися и отмирающими клетками.

4. Фаза отмирания – наблюдается экспоненциальное снижение числа живых клеток.Продолжительность данной фазы изменяется в зависимости от условий среды и физиологических особенностей микроорганизма. Фаза отмирания подразделяется на:

  • фазу ускорения гибели (VI) – период уменьшения количества бактериальных клеток, в основном, за счёт аутолитических процессов (процессов саморастворения);
  • фазу логарифмической гибели (VII) – отражает максимальную постоянную скорость отмирания бактерий с последующим из аутолизом (саморастворением);
  • фаза уменьшения скорости отмирания (VIII) – переход оставшихся в живых особей в состояние покоя.

Особенности развития бактерий в непрерывной культуре

Непрерывные бактериальные культуры выращивают в условиях непрерывного (проточного) культивирования в специальных сосудах. В такой сосуд, содержащий популяцию бактерий, подается свежая питательная среда. Одновременно из него удаляется часть среды с клетками микроорганизмов и продуктами его метаболизма. Такая система с постоянной концентрацией питательных веществ обеспечивает бактериям длительный период пребывания в любой фазе роста, в частности экспоненциальной фазе роста.

Благодаря постоянному сохранению условий существования бактерий, обеспечивается максимальный выход биомассы (при получении вакцин) или биологически значимых соединений (витаминов, антибиотиков, ферментов, аминокислот).

Очень плохоПлохоСреднеХорошоОтлично
Идет загрузка Загрузка...

Добавить комментарий