27 Кривaя роста бактерий. Особенности отдельных фаз, параметры роста

Рост – синхронное увеличение всех компонентов клетки. Рост микроорганизмов описывают два процесса: рост отдельных клеток и увеличение их количества в популяции. Кривая роста имеет S-образный характер для периодической культуры, развивается в замкнутом пространстве без добавления питательных веществ и выведение продуктов метаболизма. Рост бактерий включает определенные фазы:

1.Лаг-фаза - начинается с момента посева микроорганизмов в питательную среду. Это период адаптации, В клетках проходит синтез ферментов, репликация ДНК, РНК, происходит рост клеток.

2. Фаза ускоренной роста (експоненциальная фаза, лог-фаза) - характеризуется постоянной максимальной скоростью деления, Биомасса нарастает в биологической прогрессии.

3. Фаза линейного роста - отмечается меньшей активностью клеток, время генерации постепенно удлиняется, что обусловлено поглощением питательных веществ и накоплением продуктов метаболизма.

4.Стационарная - характеризуется равновесием между количеством клеток в состоянии покоя, отмерших клеток и клеток, кот образуются. Клетки отличаются несбалансированным ростом, снижением интенсивности обменных процессов, но более высокой устойчивостью к физическим и химическим воздействиям. Количество жизнеспособных клеток, находящихся в популяции в этой фазе, обозначают как максимальную концентрацию.

5. Фаза отмирания. Основные признаки - снижение количества живых клеток и рост гетерогенности популяции.

6. Фаза выживания - характеризуется наличием отдельных клеток, сохранившиеся в течение определенного времени, жизнеспособных в условиях гибели большинства клеток популяции.

Бактериальную популяцию можно культивировать, если долгое время поддерживать ее в состоянии экспоненциального роста путем использования системы непрерывного культивирования. Для этого культиватор присоединяют к резервуару со стерильным средой. Постоянный объем жидкости в культиваторе поддерживается за счет удаления ее избытка. Аппараты для непрерывного культивирования работают по принципу хемостата или турбидостата. Рост бактерий в хемостате регулируется концентрацией субстрата, а в турбидостате- густотой популяции.

Развитие культур микроорганизмов характеризуют количественные показатели (параметры роста):

1) величина микробной популяции - количество клеток (или масса) в определенном объеме культуральной жидкости,

2) валовая скорость роста - увеличение количества биомассы в единицу времени - V = dx / dt, мг/ч,

3) удельная скорость роста - отношение валовой скорости роста к исходной биомассы-μ = dx / dt * X, ч^-1,

4) количество биомассы в любой период роста - Х = Х₀ • е^{μ (t-t0 )} Количество биомассы, кот накапливается в стационарной фазе, называют урожаем,

5) время генерации - время удвоения числа клеток;

6) скорость размножения - количество делений в единицу времени - v = n/(t-t₀), ч^-1,

7) экономический коэффициент - отношение прироста биомассы к количеству затраченного субстрата (выход биомассы с единицы субстрата) - Y =Х/S,

28 Основні параметри розмноження бактеріальної культури.

Размножение - увеличения ко­личества бактериальных клеток в популяции.

Бактерии размножаются путем бинарного деления пополам, реже путем почкования. Актиномицеты, как и грибы, могут размножаться спорами. Актиномицеты размножаются путем фрагментации нитевидных клеток. Грамположительные бактерии делятся путем врастания синтезирующихся перегородок деления внутрь клетки, а грамотрицательные — путем перетяжки. Делению клеток предшествует репликация бактериальной хромосомы по полуконсервативному типу (двуспиральная цепь ДНК раскрывается и каждая нить достраивается комплементарной нитью), приводящая к удвоению молекул ДНК бактериального ядра — нуклеоида. Размножение бактерий в жидкой питательной среде. Бактерии, засеянные в определенный, не изменяющийся объем питатель­ной среды, размножаясь, потребляют питательные элементы, что приводит в дальнейшем к истощению питательной среды и прекращению роста бактерий. Культивирование бактерий в такой системе называют периодическим культивированием, а культуру — периодической. Если же условия культивирования поддерживаются путем непрерывной подачи свежей питательной среды и оттока такого же объема культуральной жидкости, то такое культивирование называется непрерывным, а культура — непрерывной. Рост периодической культуры бактерий, выращиваемых на жидкой питательной среде, подразделяют на несколько фаз, или периодов:1. лаг-фаза- продолжительность 4—5 ч. Бактерии при этом увеличиваются в размерах и готовятся к делению; нарастает количество нуклеино­вых кислот, белка и других компонентов. ;2. фаза логарифмического роста - является периодом интенсивного деления бактерий. Продолжительность 5— 6 ч. Во время этой фазы бактерии наиболее ранимы.;3. фаза стационарного роста-при которой количество жизнеспособных клеток остается без изменений, составляя макси­мальный уровень; 4. фаза гибели бактерий - характеризующаяся отмиранием бактерий. Продолжительность от 10 ч до нескольких недель. В непрерывной культуре поддерживается постоянное количество живых клеток, популяция задерживается на фазе экспоненциального роста. Это обеспечивается подержинием постоянной величины светорассеивания (турбидостат) или плотности среды (хемостат). Если увеличивается количество клеток – увеличивается соотв. величина, и увеличивается поступление среды. Часть клеток при этом вымывается, среда разбавляется и кол-во стабилизируется. Если количество клеток уменьшается, скорость протока уменьшается. Существуют так же вискозистаты (вязкость), СО₂-статы, люминостаты (свечение), нутристаты (скорость поглощения)

29. Структура та молекулярно-біологічні особливості рибосом бактерій.

Рибосомы-частицы 16-18 нм, состоят из РНК(60-65%) и белка(35-40%). Содержат от 80-85% всех РНК бактериальной клетки. По аминокислотному составу белок рибосом прокариот сходен с гистонами хромосом эукариот -70S частицами которые при понижении C(Mg²⁺)< 10^-3 моль распадаются на 30S и 50S еденицы, различающееся размерами молекул РНК и количество входящих в них молекул белков. 30S-сод. 1 молекулу 16S РНК и 21 молекулу белков. 50S- сод. 2 молекулу РНК 5S и 23S и 34 молекул белка. 30S субъединицы различаются по форме (у эубакт – нет носика и лопастей, у архебакт только носик. у эукариот есть и то и то). Большинство бактерий сод. 1,5-50 тыс. рибосом, кол-во кот. меняется в течении ее развития. Скорость роста клетки определяется скоростью роста образования рибосом. В среднем образуется 5-10 рибосом в сек. Большая часть рибосом объединяется в полисомы - агрегаты сост. Из рибосом, РНК, тРНК. У бактерий такие полисомы прикрепляются к нитям РНК, а последние к нитям ДНК и обр. комплексы, кот. объясняют характерную для прокариот ассоциацию процессов трансляции и транскрипции.