Закономерности роста популяций микроорганизмов

Закономерности роста популяций микроорганизмов – общие закономерности роста и размножения бактериальной популяции графически описываются в виде кривой, отражающей зависимость логарифма числа живых клеток от времени. Такая кривая имеет S-образную форму и позволяет различать несколько фаз, сменяющих друг друга[1].


S-образная кривая закономерности роста популяции микроорганизмов характерна для периодической культуры. В лабораторных и промышленных условиях используют два способа культивирования микроорганизмов: периодический (статический) и непрерывный (проточный). В первом случае получают периодическую культуру, а во втором – непрерывную культуру[2].

Сбалансированный рост бактерий

Сбалансированный рост бактерий наблюдается в среде, к которой данные микроорганизмы полностью адаптированы. В период сбалансированного роста удвоение биомассы происходит с одновременным удвоением всех прочих параметров популяции: количества белка, ДНК, РНК, внутриклеточной воды[2].

Культуры бактерий, растущие сбалансировано, сохраняют постоянный химический состав. Кроме того, в такой культуре скорость прироста вещества клеток в любой выбранный момент пропорциональна числу и массе имеющихся в это время бактерий. Коэффициент этой пропорциональности называют удельной скоростью роста (µ). Данная величина вычисляется по установленной формуле и изменяется в зависимости от условий выращивания культуры[2].

Закономерности роста популяций микроорганизмов - Динамика развития бактериальной популяции в периодической культуре
Динамика развития бактериальной популяции в периодической культуре


Фазы развития бактерий в периодической культуре

Зависимость концентрации жизнеспособных клеток бактерий в периодической культуре от длительности инкубирования описывается кривой S-образной формы, на которой различают несколько фаз роста, сменяющих друг друга в четкой последовательности:

1. Начальная фаза (лаг-фаза, фаза задержанного роста) – охватывает промежуток времени между инокуляцией бактерий и достижением ими максимальной скорости деления. В клетках бактерий в этот период идут в основном процессы, связанные с приспособлением их к условиям культивирования (составу среды, температуре, рН и т. п.)[2][3]. Часто данную фазу делят на две:

2. Экспоненциальная (логарифмическая) фаза (III) – период времени, характеризующийся максимальной постоянной скоростью размножения бактерий и увеличением их числа в геометрической прогрессии. В течение экспоненциальной фазы все клетки бактериальной популяции имеют одинаковый размер, содержат максимальное количество РНК. Количество белка в них постоянно и максимально из возможного. Бактериальные клетки в данную фазу наиболее жизнеспособны и обладают высокой биохимической активностью[2].

3. Стационарная фаза – наблюдается в период, когда число жизнеспособных клеток достигает максимума и не увеличивается, поскольку скорость размножения бактерий равна скорости их отмирания. Поскольку скорость роста определяется концентрацией субстрата, то скорость роста начинает снижаться ещё до его полного использования. Поэтому переход от экспоненциальной фазы к стационарной происходит постепенно[2]. Стационарную фазу часто подразделяют на:

  • фазу отрицательного ускорения (IV) – характеризуется уменьшением скорости размножения бактерий, удлинением периода их генерации;
  • максимальную стационарную фазу (V) – отражает динамическое равновесие между покоящимися, делящимися и отмирающими клетками[3].

4. Фаза отмирания – наблюдается экспоненциальное снижение числа живых клеток.Продолжительность данной фазы изменяется в зависимости от условий среды и физиологических особенностей микроорганизма[2].Фаза отмирания подразделяется на:

  • фазу ускорения гибели (VI) – период уменьшения количества бактериальных клеток, в основном, за счёт аутолитических процессов (процессов саморастворения);
  • фазу логарифмической гибели (VII) – отражает максимальную постоянную скорость отмирания бактерий с последующим из аутолизом (саморастворением);
  • фаза уменьшения скорости отмирания (VIII) – переход оставшихся в живых особей в состояние покоя[3].

Особенности развития бактерий в непрерывной культуре

Непрерывные бактериальные культуры выращивают в условиях непрерывного (проточного) культивирования в специальных сосудах. В такой сосуд, содержащий популяцию бактерий, подается свежая питательная среда. Одновременно из него удаляется часть среды с клетками микроорганизмов и продуктами его метаболизма. Такая система с постоянной концентрацией питательных веществ обеспечивает бактериям длительный период пребывания в любой фазе роста, в частности экспоненциальной фазе роста[2].

Благодаря постоянному сохранению условий существования бактерий, обеспечивается максимальный выход биомассы (при получении вакцин) или биологически значимых соединений (витаминов, антибиотиков, ферментов, аминокислот)[3].

 

Оставьте свой отзыв:

Отзывы:

Комментарии для сайта Cackle

Составитель:

 

Страница внесена:

Последнее обновление: 20.02.21 17:04

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:
1.

Госманов Р.Г., Галиуллин А.К., Волков А.Х., Ибрагимова А.И. Микробиология: Учебное пособие. — 2-е изд., стер. - СПб.: Издательство «Лань», 2017. — 496 с.

2.

Лысак В.В. Микробиология : учеб. пособие / В. В. Лысак. – Минск: БГУ, 2007 – 430 с

3.

Пилькевич Н.Б., Виноградов А.А., Боярчук Е.Д. Основы микробиологии: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. – Луганск: Альма-матер, 2008. - 192 с.

Свернуть Список всех источников