Czym jest krzywa wzrostu bakterii? Główne cechy

The krzywa wzrostu bakterii jest graficznym przedstawieniem wzrostu populacji bakterii w czasie. Analiza, jak rosną kultury bakteryjne, ma kluczowe znaczenie dla pracy z tymi mikroorganizmami.

Z tego powodu mikrobiolodzy opracowali narzędzia, które pozwalają im lepiej zrozumieć ich rozwój.

W latach 60. i 80. XX wieku określenie tempa wzrostu bakterii było ważnym narzędziem w różnych dyscyplinach, takich jak genetyka mikrobiologiczna, biochemia, biologia molekularna i fizjologia drobnoustrojów.

W laboratorium bakterie zazwyczaj hoduje się w bulionie odżywczym zawartym w probówce lub na płytce agarowej.

Te uprawy są uważane za systemy zamknięte, ponieważ składniki odżywcze nie są odnawiane, a produkty odpadowe nie są eliminowane.

W tych warunkach populacja komórek zwiększa się w przewidywalny sposób, a następnie maleje.

Wraz ze wzrostem populacji w systemie zamkniętym następuje schemat etapów zwany krzywą wzrostu.

4 etapy wzrostu bakterii

Dane dotyczące okresu wzrostu bakterii zwykle tworzą krzywą z szeregiem dobrze zdefiniowanych faz: faza adaptacji (opóźnienie), faza wzrostu wykładniczego (log), faza stacjonarna i faza śmierci.

1- Faza adaptacji

Faza adaptacji, znana również jako faza opóźnienia, to stosunkowo płaski okres na wykresie, w którym populacja wydaje się nie rosnąć lub rośnie w bardzo wolnym tempie.

Wzrost jest opóźniony głównie dlatego, że zaszczepione komórki bakteryjne wymagają czasu, aby dostosować się do nowego środowiska.

W tym okresie komórki są przygotowane do rozmnażania się; oznacza to, że muszą syntetyzować cząsteczki niezbędne do przeprowadzenia tego procesu.

W tym okresie syntetyzowane są enzymy, rybosomy i kwasy nukleinowe niezbędne do wzrostu; energia jest również generowana w postaci ATP. Długość okresu opóźnienia różni się nieznacznie w zależności od populacji.

2- Faza wykładnicza

Na początku fazy wzrostu wykładniczego wszystkie działania komórek bakteryjnych mają na celu zwiększenie masy komórek.

W tym okresie komórki wytwarzają związki, takie jak aminokwasy i nukleotydy, odpowiednie elementy składowe białek i kwasów nukleinowych.

Podczas fazy wykładniczej lub logarytmicznej komórki dzielą się ze stałą szybkością, a ich liczby zwiększają się o ten sam procent podczas każdego przedziału.

Czas trwania tego okresu jest zmienny, będzie trwał tak długo, jak długo komórki mają składniki odżywcze, a środowisko jest korzystne.

Ponieważ bakterie są bardziej podatne na antybiotyki i inne substancje chemiczne w tym czasie aktywnego namnażania, faza wykładnicza jest bardzo ważna z medycznego punktu widzenia.

3- Faza stacjonarna

W fazie stacjonarnej populacja wchodzi w tryb przeżycia, w którym komórki przestają rosnąć lub powoli rosną.

Krzywa jest wyrównana, ponieważ wskaźnik śmierci komórek równoważy szybkość namnażania komórek.

Spadek tempa wzrostu jest spowodowany zubożeniem składników odżywczych i tlenu, wydalaniem kwasów organicznych i innych zanieczyszczeń biochemicznych w pożywce wzrostowej oraz wyższą gęstością komórek (konkurencja).

Czas pozostawania komórek w fazie stacjonarnej zmienia się w zależności od gatunku i warunków środowiskowych.

Niektóre populacje organizmów pozostają w fazie stacjonarnej przez kilka godzin, podczas gdy inne pozostają przez kilka dni.

4- Faza śmierci

W miarę nasilania się czynników ograniczających komórki zaczynają umierać ze stałą prędkością, dosłownie giną we własnych odpadach. Krzywa przechodzi teraz w dół, aby wejść w fazę śmierci.

Szybkość, z jaką dochodzi do śmierci, zależy od względnej odporności gatunku i tego, jak toksyczne są warunki, ale ogólnie jest wolniejsza niż wykładnicza faza wzrostu.

W laboratorium chłodzenie jest używane do opóźnienia postępu fazy śmierci, tak aby uprawy pozostały żywe tak długo, jak to możliwe.

Referencje

1. Hall, B. G., Acar, H., Nandipati, A., i Barlow, M. (2013). Stopy wzrostu są łatwe. Biologia molekularna i ewolucja, 31(1), 232-238.
2. Hogg, S. (2005). Niezbędna mikrobiologia.
3. Nester, E.W., Anderson, D.G., Roberts, E.C., Pearsall, N.N., i Nester, M.T. (2004). Mikrobiologia: ludzka perspektywa (4 ed.).
4. Talaro, K. P., i Talaro, A. (2002). Fundamenty w mikrobiologii (4 ed.).
5. Zwietering, M., Jongenburger, I., Rombouts, F., i Van Riet, K. (1990). Modelowanie krzywej wzrostu bakteryjnego. Mikrobiologia stosowana i środowiskowa, 56(6), 1875-1881.