Fazele curbei de creștere bacteriană

Bacteriile sunt organisme procariote care se reproduc cel mai frecvent prin procesul asexual al fisiune binară. Acești microbi se reproduc rapid la o viteză exponențială în condiții favorabile. Când este crescut în cultură, apare un model previzibil de creștere la o populație bacteriană. Acest model poate fi reprezentat grafic ca număr de celule vii într-o populație de-a lungul timpului și este cunoscut sub numele de curba de creștere bacteriană. Ciclurile de creștere bacteriană într-o curbă de creștere constau din patru faze: decalaj, exponențial (jurnal), staționar și moarte.

Cheltuieli cheie: curba de creștere bacteriană

• Curba de creștere bacteriană reprezintă numărul de celule vii dintr-o populație bacteriană într-o perioadă de timp.
• Există patru faze distincte ale curbei de creștere: lag, exponențial (jurnal), staționar și moarte.
• Faza inițială este faza de întârziere în care bacteriile sunt metabolice active, dar nu se divizează.
• Faza exponențială sau logistică este o perioadă de creștere exponențială.
• În faza staționară, creșterea atinge un platou, deoarece numărul de celule moarte este egal cu numărul de celule divizante.
• Faza decesului se caracterizează printr-o scădere exponențială a numărului de celule vii.

Bacteriile necesită anumite condiții de creștere și aceste condiții nu sunt aceleași pentru toate bacteriile. Factori precum oxigenul, pH-ul, temperatura și lumina influențează creșterea microbiană. Factorii suplimentari includ presiunea osmotică, presiunea atmosferică și disponibilitatea umidității. O populație bacteriană timpul de generație, sau timpul necesar pentru o populație să se dubleze, variază între specii și depinde de cât de bine sunt îndeplinite cerințele de creștere.

Fazele ciclului de creștere bacteriană

Curba de creștere bacteriană reprezintă numărul de celule vii dintr-o populație de-a lungul timpului. Michal Komorniczak / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

În natură, bacteriile nu au condiții de mediu perfecte pentru creștere. Ca atare, speciile care populează un mediu se schimbă în timp. Cu toate acestea, într-un laborator, condițiile optime pot fi îndeplinite prin creșterea bacteriilor într-un mediu de cultură închis. În aceste condiții se poate observa modelul curburii creșterii bacteriene.

curba de creștere bacteriană reprezintă numărul de celule vii dintr-o populație bacteriană într-o perioadă de timp.

• Faza de amplasare: Această fază inițială este caracterizată de activitatea celulară, dar nu și de creștere. Un grup mic de celule sunt plasate într-un mediu bogat în nutrienți care le permite să sintetizeze proteine ​​și alte molecule necesare pentru replicare. Aceste celule cresc în dimensiune, dar în fază nu se produce diviziunea celulară.
• Faza exponențială (jurnal): După faza de întârziere, celulele bacteriene intră în faza exponențială sau jurnal. Acesta este momentul în care celulele se împart prin fisiune binară și se dublează în număr după fiecare generație. Activitatea metabolică este ridicată, deoarece ADN, ARN, componente ale peretelui celular și alte substanțe necesare creșterii sunt generate pentru divizare. În această fază de creștere, antibioticele și dezinfectanții sunt cele mai eficiente, întrucât aceste substanțe vizează în mod obișnuit pereții celulelor bacteriilor sau procesele de sinteză de proteine ​​ale transcrierii ADN-ului și a traducerii ARN.
• Faza stationara: În cele din urmă, creșterea populației experimentată în faza de bușteni începe să scadă pe măsură ce nutrienții disponibili se epuizează și produsele reziduale încep să se acumuleze. Creșterea celulelor bacteriene atinge un platou sau o fază staționară, unde numărul de celule divizante este egal cu numărul de celule moarte. Aceasta duce la o creștere generală a populației. În condiții mai puțin favorabile, concurența pentru nutrienți crește, iar celulele devin mai puțin active metabolice. Bacterii care formează sporii produc endospoare în această fază și bacteriile patogene încep să genereze substanțe (factori de virulență) care îi ajută să supraviețuiască condițiilor dure și, în consecință, să provoace boli.
• Faza decesului: Pe măsură ce nutrienții devin mai puțini disponibili și produsele reziduale cresc, numărul de celule moarte continuă să crească. În faza morții, numărul de celule vii scade exponențial, iar creșterea populației înregistrează un declin accentuat. Pe măsură ce celulele care mor se deschid sau se deschid, își vărsă conținutul în mediu, făcând acești nutrienți disponibili altor bacterii. Aceasta ajută bacteriile producătoare de spori să supraviețuiască suficient de mult pentru producerea sporilor. Sporii sunt capabili să supraviețuiască condițiilor dure ale fazei morții și să devină bacterii în creștere atunci când sunt plasați într-un mediu care susține viața.

Creștere bacteriană și oxigen

Campylobacter jejuni, prezentat aici, este un organism microaerofil care necesită niveluri reduse de oxigen. C. jejuni este bacteria care provoacă gastroenterită. Henrik Sorensen / The Image Bank / Getty Images

Bacteriile, la fel ca toate organismele vii, necesită un mediu potrivit pentru creștere. Acest mediu trebuie să îndeplinească mai mulți factori diferiți care susțin creșterea bacteriilor. Astfel de factori includ necesarul de oxigen, pH, temperatură și lumină. Fiecare dintre acești factori poate fi diferit pentru diferite bacterii și poate limita tipurile de microbi care populează un anumit mediu.

Bacteriile pot fi clasificate în funcție de necesarul de oxigen sau niveluri de toleranță. Sunt cunoscute bacteriile care nu pot supraviețui fără oxigen obligă aerobii. Acești microbi sunt dependenți de oxigen, deoarece transformă oxigenul în energie în timpul respirației celulare. Spre deosebire de bacteriile care necesită oxigen, alte bacterii nu pot trăi în prezența sa. Acești microbi sunt numiți obligă anaerobii iar procesele lor metabolice pentru producerea de energie sunt oprite în prezența oxigenului.

Alte bacterii sunt anaerobe facultative și poate crește cu sau fără oxigen. În absența oxigenului, acestea utilizează fie fermentația, fie respirația anaerobă pentru producerea de energie. Anerobe aerotolerante utilizați respirația anaerobă, dar nu sunt afectate în prezența oxigenului. Bacterii microaerofile necesită oxigen, dar crește doar acolo unde concentrațiile de oxigen sunt mici. Campylobacter jejuni este un exemplu de bacterie microaerofilă care trăiește în tractul digestiv al animalelor și este o cauză majoră a bolilor transmise de alimente la om.

Creștere bacteriană și pH

Helicobacter pylori sunt bacterii microaerofile găsite în stomac. Sunt neutrofile care secretă o enzimă care neutralizează acidul stomacului. Science Picture Co / Getty Images

Un alt factor important pentru creșterea bacteriilor este pH-ul. Mediile acide au valori ale pH-ului mai mici decât 7, mediile neutre au valori la 7 sau aproape, iar mediile de bază au valori ale pH-ului mai mari de 7. Bacterii care sunt Acidofil prospera în zonele în care pH-ul este mai mic de 5, cu o valoare optimă de creștere aproape de un pH de 3. Acești microbi pot fi găsiți în locații precum izvoarele calde și în corpul uman în zone acide precum vaginul.

Majoritatea bacteriilor sunt neutrofilelor și crește cel mai bine în locurile cu valori de pH apropiate de 7. Helicobacter pylori este un exemplu de neutrofil care trăiește în mediul acid al stomacului. Această bacterie supraviețuiește secretând o enzimă care neutralizează acidul stomacal în zona înconjurătoare.

Alkaliphiles cresc optim la valori cuprinse între 8 și 10. Acești microbi prosperă în medii de bază, cum ar fi solurile alcaline și lacurile.

Creștere și temperatură bacteriană

Piscină de șampanie din Noua Zeelandă este un izvor fierbinte care conține o comunitate de microorganisme termofile și acidofile a căror distribuție se referă la temperatură și mediu chimic. Simon Hardenne / Biosphoto / Getty Images

Temperatura este un alt factor important pentru creșterea bacteriilor. Se numesc bacterii care cresc cel mai bine în medii mai reci psycrophiles. Acești microbi preferă temperaturi cuprinse între 4 ° C și 25 ° C (39 ° F și 77 ° F). Psihroprofile extreme prosperă la temperaturi sub 0 ° C / 32 ° F și pot fi întâlnite în locuri precum lacurile arctice și apele oceanului adânc.