Bakteriell tillväxtkurva, faser, faktorer

De Bakterietillväxt det är en komplex process som involverar många biokemiska reaktioner och som resulterar i bakteriecelldelning. Om vi ​​skulle definiera det mer exakt skulle vi säga att det är en ökning av antalet bakterier i en population, inte storleken på varje enskild bakterie..

Bakterier är prokaryota organismer som saknar kärna eller något annat intracellulärt membranfack. De är encelliga, mikroskopiska organismer, fördelade naturligt i alla ekosystem på biosfären: i jordar, vattendrag, djur, växter, svampar etc..

Jämfört med många eukaryoter sprids bakterier i allmänhet mycket snabbare, vilket kan förekomma både i det naturliga sammanhanget för varje art och i kontrollerade experimentella miljöer (in vitro).

Artikelindex

• 1 Hur sker celldelning i bakterier?
• 2 Bakteriell tillväxtkurva
  • 2.1 Vad är bakterietillväxtkurvan?
• 3 faser av bakterietillväxt
  • 3.1 Fördröjningsfas eller fördröjningsfas
  • 3.2 Exponentiell eller logaritmisk fas (log)
  • 3.3 Stationär fas
  • 3.4 Nedgång eller dödsfas
• 4 Faktorer som påverkar bakterietillväxt
• 5 Referenser

Hur sker celldelning i bakterier?

Precis som i resten av cellulära organismer är celldelning i bakterier en process som sker under strikt kontroll, både rumslig och tidsmässig, vilket inkluderar:

- replikering eller duplicering av DNA (det genetiska materialet)

- dess fördelning mellan de två framtida dottercellerna (motsatta poler i delningscellen)

- separationen av de två resulterande cellerna tack vare bildandet av en "septum" eller mellanvägg i delningscellen

I dessa organismer är sådan celldelning känd som binär fission och är processen som leder till en ökning av antalet bakterieindivider i en population, det vill säga bakterietillväxt..

Eftersom varje cell under delning måste duplicera sitt genetiska material och följaktligen öka sin storlek, innebär detta att binär fission är en biokemiskt aktiv händelse som kräver energiinvestering, det vill säga syntesreaktioner och nedbrytningsreaktioner..

Tillväxten av en bakteriepopulation kan plottas som ökningen av antalet celler som en funktion av tiden och denna graf ritar en kurva som kallas "bakterietillväxtkurvan", där flera faser urskiljs där olika karakteristiska processer förekommer..

Bakteriell tillväxtkurva

Många författare har beskrivit tillväxten av en bakteriepopulation som en exponentiell eller geometrisk process, eftersom varje delningscykel (även känd som generation) får 2 att växa fram från en första cell, sedan 4 fram ur dessa två, sedan 8, sedan 16 och så på.

Den tid som krävs för att var och en av dessa generationer ska bildas är därför känd som generationstiden eller fördubblingstiden, som lätt kan beräknas, vilket i allmänhet är konstant och nästan alltid artsspecifikt..

För att E coli, Till exempel, en av modellorganismerna bland prokaryoter, fördubblingstiden är plus eller minus 20 minuter, medan andra arter som Clostridium perfringens eller Mycobacterium tuberculosis har dubbeltider på 10 minuter respektive mer än 12 timmar.

Det är viktigt att nämna att generationstiden och därför bakterietillväxt kan ändras beroende på olika faktorer, som vi kommer att prata om senare..

Vad är bakterietillväxtkurvan?

Genom åren har forskare lyckats beskriva fenomenet bakterietillväxt med hjälp av grafiska metoder, och det var så det vi känner idag som bakterietillväxtkurvan kom fram..

Denna kurva är inget annat än ett diagram som visar ökningen av antalet celler i en kultur (ritad i logaritmisk skala) per tidsenhet, från vilken värdefull information erhålls..

I allmänhet alla experimentellt odlade bakterier in vitro som är försedda med alla nödvändiga näringsämnen för att växa uppvisar ett liknande tillväxtmönster, vilket lätt kan observeras när tillväxtkurvan plottas.

I denna tillväxtkurva särskiljs flera steg eller faser som är mycket karakteristiska och för vilka mikrobiologer har uppnått troliga biologiska förklaringar..

Faser av bakterietillväxt

Som vi redan har nämnt växer en population av bakterier exponentiellt, så tillväxtkurvorna plottas i logaritmisk skala..

Eftersom beteendet under bakterietillväxt inte är enhetligt, det vill säga, det beskriver inte en rak linje som alltid stiger, i en typisk tillväxtkurva observeras fyra faser, som är kända som:

- fördröjningsfas (eftersläpning)

- exponentiell eller logaritmisk fas (logga)

- Stationär fas

- nedgång eller dödsfas

Latensfas eller fas eftersläpning

För att starta en bakteriekultur startas inoculum med små celler. När denna ympning införs i ett helt nytt odlingsmedium, det vill säga med alla nödvändiga näringsämnen för att odla den givna bakteriearten, observeras initialt inga förändringar i antalet individer..

Det har visats att bakterier under denna "latens" -fas, där det verkar inte finnas någon celltillväxt, ökar sin storlek och är metaboliskt mycket aktiva, eftersom de syntetiserar nukleinsyror, proteiner och enzymer etc..

Varaktigheten av denna fas i tid beror på vissa inneboende faktorer i befolkningen och vissa miljöfaktorer. Till exempel:

- av den ursprungliga ympstorleken

- av inokulatets tidigare miljöförhållanden

- tid att syntetisera de element som är nödvändiga för uppdelningen

Exponentiell eller logaritmisk fas (logga)

När bakterier är redo att börja dela sig observeras en exponentiell ökning av antalet celler per volymenhet per tidsenhet. De befinner sig alltså i kurvens exponentiella eller logaritmiska fas.

Under denna fas anses de flesta bakterier genomgå binära klyvningshändelser i konstant takt och det är i denna fas som forskare beräknar fördubblingstiden..

Liksom alla faser av bakterietillväxt beror den exponentiella eller logaritmiska fasen och fördubblingstiden för en befolkning inte bara på arten utan på huruvida bakterierna i odlingsmediet hittar alla nödvändiga näringsämnen och de rätta förutsättningarna för dess tillväxt.

Stationär fas

Den exponentiella tillväxten av bakterier är inte oändlig och det beror på att odlingsmediet, som är ett slutet tillväxtsystem, förr eller senare tar slut på näringsämnen (bakterier konsumerar allt).

Förutom näringsämnen är en ökning av antalet celler i en konstant volym (ökning av cellkoncentrationen) också synonymt med en ökning av koncentrationen av metaboliter eller avfallsprodukter som kan ha hämmande effekter på tillväxten..

Ett större antal celler i ett ändligt utrymme innebär också att det så småningom inte kommer att finnas tillräckligt med utrymme för fler celler, vilket resulterar i en inhibering av tillväxt..

I den här fasen, som kallas den stationära fasen, fortsätter vissa celler att dela sig, men andra börjar dö i samma takt, så kurvan plattar ut..

Nedgång eller dödsfas

Efter den stationära fasen observeras den som en maträtt På tillväxtkurvan fortsätter dödsfasen eller nedgången, där bakterierna börjar dö och kurvan minskar.

Under dödsfasen dör bakterierna exponentiellt, så det anses vara ett "omvänd" stadium som den exponentiella fasen.

Faktorer som påverkar bakterietillväxt

Det finns många faktorer som påverkar bakterietillväxt, många av dem relaterade till miljön där de växer.

Liksom alla levande organismer behöver bakterier vissa "grundläggande" villkor för att överleva, som går längre än mat. Således kan vi lista några av de viktigaste faktorerna som kan förändra eller påverka utseendet på en bakterietillväxtkurva:

- odlingsmediets sammansättning: när det gäller kolkällor och när det gäller väsentliga element

- pH

- medietemperaturen

- koncentrationen av joner och mineraler

- gaskoncentration

- tillgången på vatten

- antalet celler

- närvaron av metaboliter

- förekomsten av antibiotika och andra potentiellt bakteriedödande ämnen

Referenser

1. Bramhill, D. (1997). Bakteriell celldelning. Årlig granskning av cell- och utvecklingsbiologi, 13 (1), 395-424.
2. Monod, J. (1949). Tillväxten av bakteriekulturer. Årlig granskning av mikrobiologi, 3 (1), 371-394.
3. Pepper, I. L., Gerba, C. P., Gentry, T. J. och Maier, R. M. (red.). (2011). Miljöbiologi. Akademisk press.
4. Vedyaykin, A. D., Ponomareva, E. V., Khodorkovskii, M. A., Borchsenius, S. N., & Vishnyakov, I. E. (2019). Mekanismer för bakteriell celldelning. Mikrobiologi, 88 (3), 245-260.
5. Widdel, F. (2007). Teori och mätning av bakterietillväxt. 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.