Рост и размножение микроорганизма

Рост - увеличение массы клеточного организма, в результате синтеза клеточного материала.

Интенсивность роста МО можно определить делением их массы на численность особей в единице объема в отдельные промежутки времени.

В оптимальных условиях рост индивидуальной клетки заканчивается размножением .

Под размножением МО подразумевают способность их к самовоспроизведению, т.е. увеличение количества особей микробной популяции на единицу объема.

У бактерий преобладает деление, реже встречается почкование. Грибы размножаются при помощи спор, вегетативным способом (участками мицелия), половым путем и почкованием (дрожжи). Вирусы размножаются путем репродукции вирусных частиц внутри клетки-хозяина.

Этапы жизненного цикла прокариот включают обязательные и необязательные этапы. У грамположительных МО формируется арастающая перегородка, а у грамотрицательных перегородка

Прокариоты размножаются путем прямого поперечного деления в процессе роста в клетках нарастает количества общего азота, РНК, ДНК. Происходит деление нуклеоида и на точках прикрепления к цитоплазматической мембране цепочка ДНК под действие ферментов разрывается по водородным связям. Происходит репликация ДНК и синтез вторичных цепочек, которые находятся по полюсам клетки. Они в дальнейшем станут нуклеоидами дочерних клеток. После деления нуклеоида начинается формирование поперечной двухслойной перегородки. В образовании перегородки принимают участие, как ЦПМ (в том числе мезосомы), так и клеточная стенка.

Грамположительные бактерии делятся путем образования перегородки, вырастающей от периферии к центру. Грамотрицательные бактерии истончаются в центре и делятся перетяжкой на две особи.

При изоморфном делении перегородка формируется на середине клетки, в результате чего образуется две абсолютно одинаковые дочерние клетки. Чаще всего бактерии делятся именно этим способом в некоторых случаях деление носит ассиметричный характер, при этом дочерняя клетка отделяется от одного из полюсов бактерии. При этом дочерняя и материнская клетки имеют разные размеры. Такое деление называется гетероморфным. Вариантом бинарного деления также может являться почкование. При нем на одном из полюсов образуется маленький вырост - почка, он увеличивается в процессе проста, достигает размеров материнской клетки и после этого отделяется от нее. Клеточная стенка почти полностью образуется и синтезируется заново.

При рановеликом бинарном делении материнская клетка по сути исчезает, поскольку появляются две новые абсолютно идентичные дочерним клетки. А при почковании между материнской и дочерней клеткой обнаруживают морфологические и физиологические различия. В таком случае наблюдают процесс старения и отмирания. Для рода микробиум показано, что материнская клетка отпочковывает не более 4 дочерних клеток, стареет и отмирает.

Бактерии характеризуются высоким темпом размножения, который обусловлен небольшим временем генерации, т.е. периодом в течении которого осуществляется все деление. Например время генерации кишечной палочки в оптимальных условиях составляет 20 минут.

Размножение бактерий в ограниченном объеме жидкой питательной среды (в пробирке, колбе) происходит в определенной закономерности, изображаемой в виде типичной кривой размножения. Эта кривая косвенно характеризует и отмирание клеток, параллельно идущее с размножением.

Лагфаза - период задержки роста МО, в течении которого внесение в питательную среду бактерии адаптируются к новым условиям и начинают размножаться с наросьаюзей скоростью. В этой фазе размеры клеток 3-5 раз больше обычных, имеют большую биохимическим и энергетическую активность чувствительны к факторам окр среды. Продолжительность лагфазы зависит от видовых особенностей МО, колличество засеваемого материала питатедьных веществ. У молочнокислых он составляет 1-4 часа.

Лог-фаза (экспонициальная фаза) характеризуется постоянным и быстрым размножение бактерий , логарифмическим ростом их популяции. В это период морфологические свойства типичны для данного вида, вся популяция однородна, устойчивость клеток возрастает. Длительность примерно 5 часов.

Для того, чтобы клетки длительное время находились в экспонициальной фазе роста, МО выращивают в непрерывной культуре. Для этого в сосуд содержащий популяцию растущих клеток непрерывно добавляют питательные веществ апрт одновременном удалении бактериальной биомассы вместе с продуктами из метаболизма. Непрерывное культивирование осуществляют в специальных сосудах культиваторах (хемостатах и кульбижостатах)

Стационарная фаза завершает период роста культуры и продолжается 4-5 часов. Характеризуется сбалансированным размножением и отмирание бактерий. В каждую единицу времени в среде имеется обредеоеное количество живых и столько же мертвых МО

Фаза отмирания. Характеризуется превосходство количества про юающих бактерий над образующихся. Кривая приобретает наклонное положение. 2-3 суток. В эту фазу часть клеток переходит к покоящемуся состоянию и повышается их устойчивость.

Факторы внешней среды, влияющие на деятельность микроорганизмов.

Физические факторы

1. Влажность. МО могут жить и размножаться только в присутствии свободной воды, находящейся в среде главным образом в капельно-жидком виде.

2. Концентрация растворенных в воде органических соединений. При оптимальной концентрации создаются условия для лучшего роста МО. Увеличение либо резкое снижение питательных веществ приводит к задержке роста.

3. Температура.

МО лишены механизмами регулирующими температуру, поэтому большинство МО становятся не деятельными, когда температура окружающей среды опускается ниже 0°С. Большинство МО не могут выживать при температуре выше 40°С, в тоже время некоторые размножаются при 70-75 и даже 105°С.

По это у факторы МО делятся на:

Психрофилы (холодолюбивые). Развиваются при температуре -2 - +30. Оптимальной для них является температура 10-15°. К ним относятся большинство сапрофиты

Термофилы (теплолюбивые). Температурный диапазон 30-85°С. Температурный оптимум 50-60°С. К ним относятся археобактерии, экстремальные термофиты. Не патогенны для человека.

Мезофилы. Выдерживают температуры от 5 до 50°С. Но оптимальной является 25-37°С.

4. Свет. Большинство МО хорошо растет в темноте, за исключением фототрофов. При этом прямой солнечный свет губительно действует на МО, что обусловлено его действием ультрафиолетовой частью спектра.

5. Ионизирующая радиация (рентгеновские лучи, а-частицы, гамма излучение и др.) . При низких дозах оказывает мутагенный эффект, а при высоких обладают детальным действием на МО.

6. Ультразвук - высокочастотные колебания звуковых волн (более 20ьыс герц). Может вызывать мощное бактерицидное действие (необратимые физико-химические изменения жизненно важных компонентах микробной клетки и механические повреждения всех клеточных структур)

Химические факторы

1. Кислотность среды. Определяется концентрацией водородных и гидроксильных ионов в растворе, для чего вводят показатель pH. Реакция среды оказывает влияние на растворимость питательных веществ и поступления в клетку.

По способности выживать в разных условиях кислотности делать;

Нейтрофилы. Предпочитают нейтральную рН 6,5-7,5

Кислотолерантные бактерии. Накапливают органические кислоты в процессе метаболизма (молочнокислые, уксусно кислые)

Щелочнотолерантные. В процессе их жизнедеятельности образуются щелочные продукты (азотобактерии, ниьрифищирующие бактерии, энтеробактерии)

Ацидофилы. Размножаются в среде со значением рН 2-3. Среди группы ацидофилы выделяют

Умеренные. Обитают в воде кислых болот, озёр, низкоплодородных почвах при рН 3-4

Крайние. Предпочитают рН 2-3, обитают в терриконах и горячих источниках

Алкалофилы. Нуждаются в щелочных условиях рН от 9 и выше (холерный вибрион, и бациллы)

2. Кислород. (См прошлую тему)

3. Различные химические соединения. Поверхностно активные веществ а(ПАВ) - жирные кислоты, вызывающие повреждение клеточной стенки. Фенол, кризол и их производные, которые повреждают КС и действуют на белки цитоплазмы. Акридины, обладающие сродством к нуклииновым кисдотам и нарушают процесс деления, вызывая гибель клетки.

Формальдегид, вызывающий денатурацию клетки. Соли тяжёлых металлов, приводящие к коагуляции белком и приводят к гибели и бактерий, и вирусов.