Механизм бинарного (поперечного) деления бактерии

При изучении процесса размножения бактерий необходимо учитывать, что бактерии всегда существуют в виде более или менее многочисленных популяций и развитие бактериальной популяции в жидкой питательной среде в периодической культуре можно рассматривать как замкнутую систему.

Край колонии Центральная часть колонии

Расположение бактерий в колониях на поверхности плотных питательных сред

Закономерность роста бактериальной популяции выражается графически в виде зависимости логарифма живых клеток и времени (изменение концентрации бактерий с течением времени культивирования).

Кинетическая кривая роста бактерий

1 - фаза задержки размножения (lag-фаза); 2 - фаза ускорения роста; 3 - фаза логарифмического роста (log-фаза); 4 - фаза

замедления роста; 6 - стационарная фаза; 6 - фаза отмирания.

В этом процессе выделяют 6 основных фаз:

1. Начальная (лаг-фаза) или фаза задержки размноже­ния - характеризуется отсутствием размножения клеток, т.к. в эту фазу у бактерий происходит индукция синтеза ферментов, предназначенных для расщепления и утилизации питательных веществ в среде. Чем быстрее бактерии начнут продуцировать необходимые для размножения ферменты, тем короче будет лаг-фаза.

2. Фаза ускорения роста - характеризуется началом интенсивного роста клеток, но скорость их деления остается низкой.

3. Фаза логарифмического роста (log-фаза) или экспоненциальная фа­за - характеризуется максимальной скоростью деле­ния клеток и резким увеличением числа клеток в популяции.

4. Фаза замедления роста – характеризуется снижением скорости размножения, что связано с уменьшением в среде питательных веществ.

5. Стационарная фаза - наступает тогда, когда число клеток в популяции перестает увеличиваться. Это связано с тем, что наступает равновесие  между числом вновь образующихся и гибнущих клеток. Число живых бактериальных клеток в попу­ляции на единицу объема питательной среды в стационарной фазе обозначается как М-концентрация. Этот показатель явля­ется характерным признаком для каждого вида бактерий.

6. Фаза отмирания - характери­зуется преобладанием в популяции числа погибших клеток и про­грессивным снижением числа жизнеспособных клеток популяции. Прекращение   роста   численности   (размножения)   популяции микроорганизмов наступает в связи с истощением питательной среды и накоплением в ней продуктов метаболизма мик­робных клеток.

В бактериологии существует такое понятие, как «вторичный синтез бактерий», который наблюдается в стационарную фазу или в фазу отмирания.

Вторичный синтез связан с автолизом погибших бактерий и со способностью живых бактерий усваивать продукты автолиза, выживая еще какое-то время.

Тем не менее, этот процесс не бесконечен и рано или поздно популяция бактерий при культивировании их в замкнутой системе неизбежно погибает.

5. Культивирование микроорганизмов

Для лабораторной диагностики инфекционных болезней, изучения биологических свойств микроорганизмов и при производстве биопрепаратов микроорганизмы культивируют на искусственных питательных средах.

Культивирование микроорганизмов – это создание искусственных условий для обеспечения процессов жизнедеятельности и размножения микроорганизмов.

С помощью искусственных питательных сред можно определить подвижность микроорганизмов, некоторые биохимические свойства бактерий и провести первичную их идентификацию.

Основные принципы культивирования микроорганизмов на питательных средах.

1. Удовлетворение питательных потребностей микроорганизмов (использование всех необходимых для соответствующих микроорганизмов питательных компонентов).

2. Оптимальные температура, рН, rH₂, концентрация ионов, степень насыщения кислородом, газовый состав и давление.

По температурному оптимуму роста выделяют три основные группы микроорганизмов.

1. Психрофилы - растут при температурах ниже 20ºС.

2. Мезофиллы - растут в диапозоне температур от 20 до 45ºС (часто оптимум - при 37ºС).

3. Термофилы - растут при температурах выше 45ºС.

Посев в чашки Петри Термостат

Для культивирования микроорганизмов в лабораторных условиях используется специальная лабораторная посуда (пробирки, чашки Петри, матрацы и др.), в которую вносят жидкие или плотные питательные среды. После посева микроорганизмов на питательные среды их помещают в термостат и культивируют при оптимальной температуре.