Рост и размножение бактерий, фазы развития бактерий в жидкой питательной среде. Современные представления о колониях бактерий.
Закономерным для бактериальных клеток является накопление определённых питательных веществ и увеличение своих размеров – рост. Достигнув определённой величины, клетка делится, т.е. происходит размножение бактериальных клеток. Для большинства бактерий характерно бинарное поперечное деление, приводящее к образованию 2-х дочерних клеток.
При внесении бактерий в питательную среду они растут и размножаются до тех пор, пока в среде не закончится какой-либо необходимый питательный компонент. Если на протяжении всего времени роста и размножения микробных клеток не вносить туда дополнительно никаких веществ, не удалять продукты обмена, то получим статическую бактериальную культуру.
Можно построить кривую роста бактерий на жидкой питательной среде, где по оси абсцисс откладывают время, а по оси ординат – количество микробных клеток.
На кривой роста можно выделить несколько стадий, последовательно сменяющих друг друга:
- начальная – лаг-фаза, охватывает промежуток времени между инокуляций (посевом) и началом размножения. Её продолжительность в среднем 2-5 ч, и в это время происходит адаптация бактерий к новым условиям культивирования, происходит синтез индуцибельных ферментов;
- экспоненциальная (логарифмическая) фаза характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток. Время удвоения клеток называется временем генерации, которое может варьировать от нескольких секунд до нескольких часов;
|
|
|
- стационарная фаза наступает тогда, когда число клеток перестаёт увеличиваться, так как падает концентрация необходимых веществ в среде. Кроме того, размножению препятствует большая плотность колонии, накопление токсичных продуктов обмена. Продолжительность этой фазы составляет несколько часов;
- фаза гибели наступает тогда, когда накапливается достаточное количество кислых продуктов, и под их влиянием происходит аутолиз бактериальных клеток. Продолжительность этой фазы колеблется от нескольких часов до нескольких недель.
Продолжительность жизни бактерий мало изучена, однако считают, что для них существует лимит на число делений – не более 50 последовательных делений. Кроме того, считается, что в неблагоприятных условиях включается система SOS-защиты, активируется те гены, которые связаны с самоуничтожением клетки.
При культивировании бактерий на жидких питательных средах могут получиться разные варианты роста: диффузное помутнение, придонный осадок или поверхностная плёнка.
На плотных питательных средах бактерии образуют скопления клеток – колонии.
Современные представления о колониях бактерий.
|
|
|
Ранее в науке господствовало мнение, что колонии микроорганизмов – это механическая совокупность отдельных клеток. Однако учёные в прошлом веке стали разрабатывать новую микробиологическую парадигму, исходя из некоторых воззрений. С одной стороны, взаимодействие друг с другом характерно не только для людей, но и для прочих организмов (например, пчёлы в улье или муравьи в муравейнике). Таким образом, в настоящее время считается, что впервые возникший аналог «социальных отношений» был именно у микроорганизмов.
С другой стороны, было отмечено, что у колоний бактерий всегда правильный в геометрическом отношении рост. Это сферические, икосаэдрические и прочие формы колоний. Даже если на пути роста бактерий будет преграда, то она будет обогнута, а правильный рост сохранится. Возникает резонный вопрос: каким образом микробные клетки «общаются» между собой, чтобы обеспечить эту идеальную правильность?
Позже было выяснено, что гормоны или феромоны (а также подобные им вещества) есть не только у многоклеточных организмов, а также у бактерий есть свои гормоны. И в микробных колониях есть «демократия», т.е. с помощью выделения определённого вещества бактерия может «проголосовать» за тот или иной путь развития.
|
|
|
Например, определённая структура колоний E. coli обусловлена тем, что определённое вещество – аспарагиновая кислота – выделяется клетками от центра и периферии.
Однако это ещё не всё. Оказалось, что существует особая система взаимоотношений между разными колониями бактерий. Так, гибнущая под действием хлорамфеникола колония V. costicola посылает сигнал другой колонии на её усиленный рост. Природа этого сигнала была установлена не так давно, была проведена параллель с эукариотными клетками. Для них характерно выделение УФ-облучения, вызывающего стимуляцию роста и размножения других клеток – митогенный эффект Гурвича. По всей видимости, бактерии для коммуникации также используют УФ-лучи либо ультразвук (см. картинку выше).
Интересное явление было обнаружено для головоногого моллюска Euprymnascolopes, который в темноте обладает слабым свечением (это минимизирует образование тени от падающего лунного света, поэтому моллюск менее заметен для хищников). Свечение это обусловлено микроорганизмом Vibriofisheri. За запуск свечения ответственен белок Lux (193 аминокислоты), содержание которого пропорционально содержанию клеток. При достижении пороговой плотности (кворума) начинается биолюминесценция, поскольку белок Lux индуцирует в соответствующей концентрации продукцию жирных кислот, окисление которых и обуславливает свечение.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1406; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!