Рост микроорганизмов в стационарной культуре

План:1 Основные понятия

2 Время генерации

3 Клеточные циклы бактерий

4 Фазы цикла развития культуры бактерий.

5 Периодическое культивирование

6 Влияние лимитирующих факторов.

Для микроорганизмов, как и для других живых существ, характерны рост и размножение. Под ростом клетки подразумевают согласован­ное увеличение количества всех химических компонентов (напри­мер, белка, РНК, ДНК), ведущее в конечном счете к возрастанию размеров и массы клетки. Рост клетки не безграничен, достигнув определенной величины, она прекращает рост и начинает размно­жаться. Размножение — это увеличение числа клеток микроорганиз­мов в популяции. Микроорганизмы размножаются поперечным де­лением, происходящим в процессе роста, почкованием или образо­ванием спор.

Размножение. Прокариоты обычно размножаются бесполым путем _ бинарным делением. В начале деления клетка удлиняется, затем делится нуклеоид. Воспроизведение нуклеоида, содержащего всю генетическую информацию, необходимую для жизнедеятель­ности микроорганизма, — наиболее важный из всех процессов, ко­торые происходят при росте клетки.

В результате репликации количество ДНК в клетке удваивает­ся. Вновь синтезированные молекулы ДНК постепенно расходятся в образующиеся дочерние клетки. Все это позволяет дочерней клет­ке иметь совершенно тождественную материнской по последова­тельности нуклеотидов молекулу ДНК. Считают, что репликация ДНК занимает почти 80% всего времени, затрачиваемого бактери­альной клеткой на деление.

После завершения репликации ДНК наблюдается целый комплекс процессов, ведущих к образованию межклеточной перего­родки.

Начинаются они с врастания двух слоев цитоплазматической мембраны с обеих сторон клетки, затем между слоями мембраны синтезируется пептидогликан и, наконец, формируется перегородка из двух слоев цитоплазматической мембраны и пептидогликана.

Во время репликации ДНК и образования делящей перегородки клетка микроорганизма непрерывно растет.. На последней стадии деления дочерние клетки отделяются друг от друга. У некоторых видов бактерий процесс идет не до конца, в результате образуются цепочки клеток.

При делении палочковидных бактерий клетки вначале растут в длину (диаметр клетки не меняется). рост клетки идет вдоль длинной оси, а деление осуществляется в плоскости, перпендику­лярной этой оси. Чаще всего клетка делится на две равные части (изоморфное деление), однако встречается и неравномерное (гетероморфное) деление, когда дочерняя клетка больше материнской.

Жгутики остаются у материнской клетки, у дочерней они вырастают позднее. материнская клетка сохраняет главную часть первоначальной клеточной стенки, фимбрии и жгутики.

Спирохеты, риккетсии, а также некоторые дрожжи и мицелиальные грибы, простейшие и другие организмы размножаются поперечным делением клеток. Миксобактерии делятся пе­ретяжкой.

Почкование у бактерий представляет собой разновидность бинарного деления и у ряда форм почти не отличается от деления. Например, у нитрифицирующих (Nitrobacter) и некоторых фотосинтезирующих (Rhodopseudomonas) бактерий клетки делятся, но растут лишь с одного полюса материнской клетки, поэтому образующиеся новые клетки неравноценны — в большинстве случаев между ними можно обнаружить морфологические отличия. Иногда у бактерий наблюдается половой процесс, или конъюгация.

Время генерации. В результате роста и размножения из одной клетки микроорганизма образуется колония его потомков. Микроор­ганизмы отличаются высоким темпом размножения, оцениваемым по времени генерации, т. е. времени, в течение которого происходит деление клетки. При благоприятных условиях время генерации многих микро­организмов колеблется от 20 до 30 мин. Вследствие способности к быстрому размножению в природе бактерии численно превышают все другие живые организмы. Однако бактерии не могут очень долго продол­жать расти с периодом генерации 20 мин. Если бы такой рост был возможен, то из одной-единственной клетки кишечной палочки че­рез 24 ч образовалось бы 2⁷², или около 10²² потомков, общая масса которых составила бы несколько десятков тысяч тонн, Недостаток пищи и накопление продуктов распада ограничивают столь бурное размножение бактерий. Однако в проточной среде они способны делиться каждые 15—18 мин.

Клеточные циклы бактерий. Бактериальная клетка проходит от деления к делению клеточный цикл, равнозначный онтогенезу (пери­оду от возникновения бактериальной клетки до прекращения ее су­ществования). При отсутствии дифференциации клеточный цикл бактерий представляется вегетативным клеточным циклом, который включает процессы, связанные с ростом и делением. У бактерий вы­деляют три типа вегетативного клеточного цикла:• мономорфный, диморфный, полиморфный

Для большинства бактерий характерен мономорфный кле­точный цикл. Диморфный клеточный цикл наблюдается у грамотрицательных бактерий, он характерен, например, для представителей рода Caulobacter и некоторых почкующихся форм. В процессе размно­жения Caulobacter образуются два типа клеток — подвижные со жгу­тиками и неподвижные со стебельком.

Полиморфный клеточный цикл свойствен бактериям та­ких родов, как Arthrobacier, Hyphomicrobium, Rhodomicrobium и др. Наиболее характерный представитель бактерий с полиморфным циклом — Arthrobacter

Для некоторых бактерий характерно образование специализи­рованных клеток и особый порядок прохождения жизненных цик­лов (клеточная дифференцировка бактерий). Так, у представителей семейства Васillaсеае наблюдается образование эндоспор, семейства Azotobacteriaceae — цист, пурпурной несерной бактерии Rhodomicro­bium — экзоспор.

Миксобактерии отличаются сложными жизненными циклами. Их палочковидные клетки с закругленными или заостренными кон­цами способны ползать по плотному субстрату. Размножаются веге­тативные клетки бинарным делением. В определенных условиях, ча­ще при истощении пищи и на поверхности твердого субстрата, клетки миксобактерии собираются и образуют плодовые тела, кото­рые состоят из слизи и дифференцированных покоящихся клеток, называемых миксоспорами, или микроцистами.

Рост микробной клетки – это увеличение размера и массы одной особи между двумя делениями, в это время происходит обновление клеточного вещества за счет метаболических процессов, изменения химического состава, уменьшение содержания воды – и постепенное старение. Конечная цель развития – размножение. Под ростом обычно понимается не только рост отдельной клетки, но и увеличение числа клеток в результате размножения – то есть рост культуры.

Культура – совокупность особей, занимающих определенное пространство. Культура чистая – если один вид; более – смешанная или гетерогенная. Все природные явления происходят в гетерогенной культуре.

Количественно рост оценивают по числу клеток в культуре – то есть титр (количество в 1 мл); либо измерением массы (гравиметрический).

Рост характеризуется несколькими параметрами; важнейшие: удельная скорость роста, физиологическая активность, экономический коэффициент.

При культивировании в замкнутом резервуаре последние все время находятся в меняющихся условиях. Это так называемая непроточная, или периодическая культура микроорганизмов.

Дата добавления: 2015-07-25