III. 3. Фазы роста бактерий
Рост бактерий происходит, когда созданы оптимальные химические и физические условия: благоприятная температура, рН среды, достаточный запас питательных веществ. В условиях определенной несменяемой питательной среды (периодическая культура) рост микроорганизмов может быть разделен на несколько периодов (фаз) (рис. 13). Вначале, после внесения бактерий в питательную среду, отмечается период адаптации к новым условиям питания. В этот период перестаривается метаболизм клетки, синтезируются ферменты, необходимые для использования новых субстратов, активируется биосинтез белка. Этот период называется лаг-фазой. Продолжительность лаг-фазы будет зависеть от вида бактерий и условий культивирования.
Рис. 13. Рост бактериальной культуры
Экспоненциальная (линейная) фаза характеризуется постоянной максимальной скоростью роста. Происходит быстрое размножение микроорганизмов, в обмен активно вовлекаются питательные вещества, накапливаются метаболиты растений.
Стационарная фаза наступает, когда число клеток перестает увеличиваться. Устанавливается равновесие между клеточным ростом и делением и процессом отмирания клеток. Лимитирующим фактором в этот период становится доступность важнейших питательных веществ.
Фаза отмирания (спада, лизиса) наступает, когда за счет автолиза биомасса клеток уменьшается. Угнетение и распад клеток происходят, вероятно, вследствие накопления продуктов метаболизма и действия собственных ферментов.
У бактерий, способных использовать два различных источника углерода, отмечается двухфазный рост. Например, кишечная палочка может расти на среде с глюкозой и сорбитолом. После исчерпания запасов глюкозы, наступает стацонарная фаза, в течение которой в культуре инициируются синтез ферментов для утилизации второго углерода (сорбитола). Наступает фаза вторичного экспоненциального роста.
Если в среду добавлять питательные вещества и одновременно удалять продукты обмена, то микроорганизмы могут пребывать в течение определенного времени в экспоненциальной фазе. Такой способ положен в основу проточного культивирования микроорганизмов (непрерывная культура) и используется в биотехнологии для получения биомассы или метаболита. Культивирование осуществляется в специальных аппаратах – биореакторах, или ферментерах, где создаются оптимальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов.
Контрольные вопросы и задания
В чем выражается рост микроорганизмов?
Как происходит размножение бактерий?
Какие типы вегетативного цикла известны у бактерий?
Какие морфологически дифференцированные клетки способны образовывать бактерии? Каково их назначение?
Как происходит формирование спор у бактерий?
Охарактеризуйте рост бактерий в периодической и непрерывной культуре.
Список рекомендуемой литературы
Градова Н.Б., Бабусенко Е.С., Горнова И.Б., Гусарова Н.А. Лабораторный практикум по общей микробиологии. – М.: ДеЛи Принт, 2001. – 131 с.
Гусев М.В. Микробиология: Учебник для студ. биол. спец. вузов / М.В. Гусев, Л.А. Минеева. – М.: Изд. центр «Академия», 2003. – 464 с.
Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология: Учебник для вузов. – М.: Дрофа, 2005. – 445 с.
Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология: Учебник для вузов. – СПб.: СпецЛит, 2002. – 591 с.
Поздеев О.К. Медицинская микробиология / Под ред. акад. РАМН В.И. Покровского. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – 768 с.
Практикум по микробиологии: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. – М: Изд. центр «Академия», 2005. – 608 с.
Промышленная микробиология / Под ред. Н.С. Егорова. – М.; Высшая школа, 1993. – 693 с.
Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Мир, 1987. – 556 с.