8.6. Стадии роста периодической бактериальной культуры

При выращивании бактерий в жидкой питательной среде можно постоянно отбирать выросшую бактериальную массу, удалять продукты метаболизма бактерий и добавлять новую полноценную питательную среду. Т.е. постоянно поддерживать оптимальные условия культивирования. В этом случае культура будет постоянно расти с максимальной скоростью. Такая культура называется хемостатной, потому что для ее получения используют специальные приборы - хемостаты, – которые и дают возможность совершать вышеописанные манипуляции. Такие культуры используются в промышленной микробиологии для получения полезных веществ – продуктов микробного метаболизма (антибиотиков, аминокислот и т.д.). Если же бактериальная культура выращивается в пробирке (именно такой способ используется в медицинской микробиологии), то с течением времени в питательной среде накапливаются продукты бактериального метаболизма, а питательная среда, наоборот, истощается. В результате, чтобы культура не погибла, ее необходимо периодически пересевать на свежую питательную среду. Такая культура называется периодической. В своем росте она проходит девять стадий (фаз) развития.

А. После внесения в питательную среду инокулята (посевной дозы), наступает лаг-фаза (Рис. 8-6). Деление клеток на этой стадии не происходит – бактерии как бы приспосабливаются к новой среде обитания; при этом некоторое количество их может погибнуть.

Б. Затем наступает фаза положительного ускорения (Рис. 8-7). Бактериальные клетки начинают делиться и скорость их деления постоянно увеличивается.

Рис. 8-6. Стадии роста периодической бактериальной культуры: лаг-фаза

Рис. 8-7. Стадии роста периодической бактериальной культуры: фаза положительного ускорения

В. Наконец, скорость деления клеток достигнет максимального значения и останется таковой некоторое время (Рис. 8-8). Это экспоненциальная фаза (фаза логарифмического роста).

Г. Однако, со временем количество питательных веществ в среде снижается, а концентрация продуктов метаболизма бактериальных клеток увеличивается. В результате условия для размножения и роста бактерий ухудшаются, и скорость деления бактериальных клеток снижается – наступает фаза отрицательного ускорения (Рис. 8-9). Однако, на этой стадии количество живых бактериальных клеток в культуре все еще увеличивается, правда с постоянно снижающейся скоростью.

Рис. 8-8. Стадии роста периодической бактериальной культуры: фаза логарифмического роста (экспоненциальная)

Рис. 8-9. Стадии роста периодической бактериальной культуры: фаза отрицательного ускорения

Д. Стадия, во время которой в каждый конкретный момент времени количество вновь появившихся живых бактериальных клеток равно количеству погибших, называется стационарной фазой максимума (Рис. 8-10). Бактериальная культура, достигшая в этой фазе роста максимально возможной при данных условиях культивирования концентрации живых бактериальных клеток, называют остановившейся.

Е. Затем количество живых бактериальных клеток начинает уменьшаться с увеличивающейся скоростью. Эта стадия роста бактериальной культуры называется фазой ускоренной гибели (Рис. 8-11).

Рис. 8-10. Стадии роста периодической бактериальной культуры: стационарная фаза максимума

Рис. 8-11. Стадии роста периодической бактериальной культуры: фаза ускоренной гибели

Ж. Стадия, во время которой эта скорость убывания живых бактериальных клеток становится максимальной, называется фазой логарифмической гибели (Рис. 8-12).

З. Со временем, однако, эта скорость начинает уменьшаться – наступает фаза уменьшения скорости гибели (Рис. 8-13).

Рис. 8-12. Стадии роста периодической бактериальной культуры: фаза логарифмической гибели

Рис. 8-13. Стадии роста периодической бактериальной культуры: фаза уменьшения скорости гибели

И. В конце концов культура некоторое время будет состоять из минимального количества живых бактериальных клеток. Эта стадия роста бактериальной культуры называется стационарной фазой минимума (Рис. 8-14). Время, которое бактериальная культура сможет продержаться до своей гибели на этот минимуме, зависит как от вида микроорганизмов, так и от условий культивирования.

Рис. 8-14. Стадии роста периодической бактериальной культуры: стационарная фаза минимума