Curba de creștere bacteriană, faze, factori

Creșterea bacteriană este un proces complex care implică multe reacții biochimice și care are ca rezultat divizarea celulelor bacteriene. Dacă ar trebui să o definim mai precis, am spune că este o creștere a numărului de bacterii dintr-o populație, nu dimensiunea fiecărei bacterii individuale..

Bacteriile sunt organisme procariote, lipsite de un nucleu sau de orice alt compartiment membranos intracelular. Sunt organisme unicelulare, microscopice, distribuite în mod natural în toate ecosistemele biosferei: în soluri, corpuri de apă, animale, plante, ciuperci etc..

Comparativ cu multe eucariote, bacteriile se răspândesc în general mult mai rapid, ceea ce poate apărea atât în ​​contextul natural al fiecărei specii, cât și în medii experimentale controlate (in vitro).

Indice articol

• 1 Cum apare diviziunea celulară la bacterii?
• 2 Curba de creștere bacteriană
  • 2.1 Care este curba de creștere a bacteriilor?
• 3 faze de creștere bacteriană
  • 3.1 Faza de latență sau faza de întârziere
  • 3.2 Faza exponențială sau logaritmică (log)
  • 3.3 Faza staționară
  • 3.4 Faza declinului sau decesului
• 4 Factori care influențează creșterea bacteriană
• 5 Referințe

Cum apare diviziunea celulară la bacterii?

Ca și în restul organismelor celulare, diviziunea celulară în bacterii este un proces care are loc sub control strict, atât spațial, cât și temporal, care include:

- replicarea sau duplicarea ADN-ului (materialul genetic)

- distribuția sa între cele două viitoare celule fiice (polii opuși ai celulei de divizare)

- separarea celor două celule rezultate datorită formării unui „sept” sau perete mijlociu în celula de divizare

În aceste organisme, o astfel de diviziune celulară este cunoscută sub numele de fisiune binară și este procesul care duce la creșterea numărului de indivizi bacterieni dintr-o populație, adică creșterea bacteriană..

Deoarece fiecare celulă în timpul divizării trebuie să-și dubleze materialul genetic și, în consecință, să-și mărească dimensiunea, aceasta implică faptul că fisiunea binară este un eveniment activ biochimic, care necesită investiții energetice, adică reacții de sinteză și reacții de degradare..

Creșterea unei populații bacteriene poate fi reprezentată grafic ca creștere a numărului de celule în funcție de timp și acest grafic trasează o curbă numită „curbă de creștere bacteriană”, în care se disting mai multe faze în care apar diferite procese caracteristice..

Curba de creștere bacteriană

Mulți autori au descris creșterea unei populații bacteriene ca un proces exponențial sau geometric, deoarece fiecare ciclu de diviziune (cunoscut și sub numele de generație) face ca 2 să iasă din 1 celulă inițială, apoi 4 să iasă din aceste două, apoi 8, apoi 16 și așa mai departe pe.

Timpul necesar pentru formarea fiecăreia dintre aceste generații este cunoscut, prin urmare, ca timpul de generație sau timpul de dublare, care poate fi calculat cu ușurință, care este în general constant și aproape întotdeauna specific speciei..

Pentru a E coli, De exemplu, unul dintre organismele model printre procariote, timpul de dublare este de plus sau minus 20 de minute, în timp ce alte specii, cum ar fi Clostridium perfringens sau Mycobacterium tuberculosis au timp de dublare de 10 minute, respectiv mai mult de 12 ore.

Este important de menționat că timpul de generare și, prin urmare, creșterea bacteriană, pot fi modificate în funcție de diferiți factori, despre care vom vorbi mai târziu..

Care este curba de creștere bacteriană?

De-a lungul anilor, oamenii de știință au reușit să descrie fenomenul creșterii bacteriilor folosind metode grafice, și așa a ieșit la lumină ceea ce știm astăzi sub numele de curbă de creștere bacteriană..

Această curbă nu este altceva decât un grafic care arată creșterea numărului de celule dintr-o cultură (reprezentată pe o scară logaritmică) pe unitate de timp, din care se obțin informații valoroase..

În general, toate bacteriile cultivate experimental in vitro care sunt furnizați cu toți nutrienții necesari pentru a crește prezintă un model de creștere similar, care poate fi observat cu ușurință atunci când curba de creștere este reprezentată.

În această curbă de creștere, se disting mai multe etape sau faze, care sunt foarte caracteristice și pentru care microbiologii au obținut explicații biologice plauzibile..

Faze de creștere bacteriană

După cum am menționat deja, o populație de bacterii crește exponențial, astfel încât curbele de creștere sunt reprezentate pe o scară logaritmică..

Deoarece comportamentul în timpul creșterii bacteriene nu este uniform, adică nu descrie o linie dreaptă care crește mereu, într-o curbă de creștere tipică sunt observate patru faze, care sunt cunoscute ca:

- faza de întârziere (întârziere)

- faza exponențială sau logaritmică (Buturuga)

- Faza stationara

- declin sau faza de moarte

Faza sau faza de latență întârziere

Pentru a începe o cultură bacteriană, se începe un inocul cu celule mici. Când acest inocul este introdus într-un mediu de cultură complet proaspăt, adică cu toți nutrienții necesari pentru creșterea speciei bacteriene date, inițial nu se observă modificări ale numărului de indivizi..

S-a arătat că în timpul acestei faze de „latență”, în care pare să nu existe o creștere celulară, bacteriile își măresc dimensiunea și sunt metabolice foarte active, deoarece sintetizează acizi nucleici, proteine ​​și enzime etc..

Durata acestei faze în timp depinde de unii factori intrinseci ai populației și de unii factori de mediu. De exemplu:

- de dimensiunea inițială a inoculului

- a condițiilor de mediu anterioare ale inoculului

- de timp pentru a sintetiza elementele necesare divizării

Faza exponențială sau logaritmică (Buturuga)

Când bacteriile sunt gata să înceapă divizarea, se observă o creștere exponențială a numărului de celule pe unitate de volum pe unitate de timp. Acestea se află, atunci, în faza exponențială sau logaritmică a curbei.

În această fază, majoritatea bacteriilor sunt considerate a fi supuse unor evenimente de fisiune binară la o rată constantă și în această fază oamenii de știință calculează timpul de dublare..

Ca toate fazele de creștere a bacteriilor, faza exponențială sau logaritmică și timpul de dublare al unei populații depind nu numai de specie, ci de dacă bacteriile din mediul de cultură găsesc toți nutrienții necesari și condițiile potrivite pentru creșterea sa.

Faza stationara

Creșterea exponențială a bacteriilor nu este infinită și acest lucru se datorează faptului că mediul de cultură, care este un sistem de creștere închis, mai devreme sau mai târziu rămâne fără nutrienți (bacteriile consumă totul).

Pe lângă nutrienți, o creștere a numărului de celule într-un volum constant (creșterea concentrației celulare) este, de asemenea, sinonimă cu o creștere a concentrației de metaboliți sau de deșeuri care pot avea efecte inhibitoare asupra creșterii..

Un număr mai mare de celule într-un spațiu finit implică, de asemenea, că în cele din urmă nu va exista suficient spațiu pentru mai multe celule, ceea ce duce la o inhibare a creșterii..

În această fază, numită fază staționară, unele celule continuă să se împartă, dar altele încep să moară într-un ritm similar, astfel încât curba se aplatizează..

Faza de declin sau deces

După faza staționară, se observă ca a farfurie Pe curba de creștere, faza morții sau declinului continuă, unde bacteriile încep să moară și curba scade.

În timpul fazei de moarte bacteriile mor exponențial, deci este considerată o etapă „inversă” față de faza exponențială.

Factori care influențează creșterea bacteriană

Există numeroși factori care influențează creșterea bacteriană, mulți dintre ei legați de mediul în care cresc.

Ca toate organismele vii, bacteriile au nevoie de anumite condiții „de bază” pentru a supraviețui, care depășesc hrana. Astfel, putem enumera câțiva dintre principalii factori care pot modifica sau afecta aspectul unei curbe de creștere bacteriană:

- compoziția mediului de creștere: în ceea ce privește sursele de carbon și în ceea ce privește elementele esențiale

- pH-ul

- temperatura mediului

- concentrația de ioni și minerale

- concentrația gazului

- disponibilitatea apei

- numărul de celule

- prezența metaboliților

- prezența antibioticelor și a altor substanțe potențial bactericide

Referințe

1. Bramhill, D. (1997). Diviziunea celulelor bacteriene. Revizuirea anuală a biologiei celulare și a dezvoltării, 13 (1), 395-424.
2. Monod, J. (1949). Creșterea culturilor bacteriene. Revizuirea anuală a microbiologiei, 3 (1), 371-394.
3. Pepper, I. L., Gerba, C. P., Gentry, T. J. și Maier, R. M. (Eds.). (2011). Microbiologia mediului. Presă academică.
4. Vedyaykin, A. D., Ponomareva, E. V., Khodorkovskii, M. A., Borchsenius, S. N. și Vishnyakov, I. E. (2019). Mecanisme de diviziune a celulelor bacteriene. Microbiologie, 88 (3), 245-260.
5. Widdel, F. (2007). Teoria și măsurarea creșterii bacteriene. Di dalam Grundpraktikum Mikrobiologie, 4 (11), 1-11.
6. Willey, J. M., Sherwood, L. și Woolverton, C. J. (2011). Microbiologia lui Prescott (Vol. 7). New York: McGraw-Hill.