Рост и размножение бактерий

По определению Э. Роуза, «рост — это координирован­ная репликация (воспроизведение) всех структур, органелл и ком­понентов клетки микроорганизма».

Иными словами, под ростом бактериальной клетки следует понимать увеличение массы ее цитоплазмы, которое происходит в результате синтеза клеточного материала в процессе питания. На рис. 6 представлена типичная кривая роста популяции бакте­рий, в которой различают четыре стадии: лаг-фаза; экспоненци­альная, или логарифмическая фаза; стационарная фаза; фаза от­мирания.

Лаг-фаза (4—5 часов) наступает после того, как в среду внесен посевной материал. Это период адаптации бактерий к питатель­ной среде, когда происходит дифференциальная активация экзо-и эндоферментов для последующего осуществления ферментсуб-стратной реакции. При стабильном содержании ДНК отмечается резкое повышение бактериального белка и РНК.

Рис. 6. Фазы роста популяции бактерий (по А. А. Во­робьеву и соавт., 1994)

время

Длительность лаг-фазы, как правило, непродолжительна, из­меряется часами и зависит от вида бактерий; кратности посева на данную среду; состояния культуры; температуры, используемой для выращивания; состава питательной среды.

При отсутствии видимых проявлений роста в лаг-фазе проис­ходит увеличение биомассы, в результате чего размер бактериальной клетки возрастает в несколько раз.

Достигнув определенного размера, «накопив» нужное коли­чество белка, РНК и ДНК, активировав экзо- и эндоферменты, бактериальная клетка начинает активно делиться. Размноже­ние бактерий происходит путем поперечного деления клетки (см. вкл. III).

С началом деления наступает следующая стадия — фаза ло­гарифмического роста (5—6 часов) — это фаза размножения, осу-ществляемая посредством бинарного деления материнской клетки на две дочерние. «Цепная» реакция прогрессивно ускоряющегося бинарного деления бактериальных клеток приводит к быстрому нарастанию бактериальной массы в питательной среде, интенсив­ному расходованию ее энергетического субстрата и накоплению продуктов бактериального метаболизма. В результате среда стано­вится все более неблагоприятной для дальнейшего роста и раз­множения бактерий.

В этот период наступает третья, стационарная, фаза роста, во время которой скорость размножения остается постоянной. В за­висимости от вида культивируемых бактерий может длиться дол­го, после чего наступает четвертая стадия — фаза отмирания, ха­рактеризующаяся прогрессивным отмиранием бактериальных клеток по логарифмическому типу. Продолжительность этой фазы — от 48 часов до нескольких недель.

Характер роста бактерий на жидких питательных средах раз­личен:

диффузное помутнение питательной среды;

образование пленки или осадка («придонный рост»);

рост в виде «комочка ваты».

Характер роста на жидкой питательной среде используется для дифференциации бактерий.

Для культивирования бактерий в лабораторных условиях при­меняют искусственные питательные среды различного состава.

Обычные, или простые питательные среды (мясо-пептонный агар, мясо-пептонный бульон) используются для культивирова­ния многих видов бактерий и приготовления сложных питатель­ных сред.

К сложным относятся элективные и дифференциально-ди­агностические питательные среды. Элективные среды обеспечи­вают развитие определенного вида микроорганизма, при этом сопутствующая микрофлора не вырастает или растет очень мед­ленно. Дифференциально-диагностические среды используются для изучения биохимических свойств микроорганизмов и дают возможность их дифференцировки по ферментативной актив­ности.

По консистенции питательные среды могут быть жидкие;

полужидкие (0,3-0,7 % агара); плотные (1,5-2 % агара).

Любая питательная среда должна содержать необходимые для размножения легкоусвояемые вещества; иметь оптимальную влаж­ность, вязкость, рН, быть изотоничной, прозрачной, стерильной