Факторами роста бактерий являются. Факторы, влияющие на рост и размножение микроорганизмов. Типы делений бактериальных клеток

Существует целый ряд факторов, которые оказывают существенное влияние на рост и развитие всех бактерий. Среди основных причин можно назвать:

• температуру;
• химический состав среды;
• кислотность (уровень, pH);
• влажность;
• свет.

Изменение какого-либо одного или целого ряда условий может подавить или ускорить развитие бактерии, заставить ее подстроиться под новую среду обитания или привести к гибели.

Для прокариотов понятия роста и развития почти тождественны. Под ними понимается то, что в процессе жизнедеятельности отдельный микроорганизм или группа бактерий синтезируют клеточный материал (белок, ДНК, РНК), за счет чего происходит увеличение цитоплазматической массы. Рост продолжается еще некоторое время, пока клетка не становится способной к размножению, и тогда развитие бактерий останавливается.

Размножение характеризуется способностью к самовоспроизведению. Результатом этого процесса является увеличение числа микроорганизмов на единицу объема, то есть происходит рост популяции.

Все вещества и структуры клетки могут расти и развиваться пропорционально. В этом случае микробиологи говорят о сбалансированном росте. Он таковым не является, если изменяются особенности среды. Тогда начинают преобладать определенные продукты метаболизма, а выработка других веществ прекращается. Зная о такой закономерности, ученые делают процесс роста намеренно несбалансированным, чтобы производить синтез полезных соединений.

Жизненный цикл бактериальной клетки

Деление клетки микроорганизма, за счет которого и осуществляется размножение, характеризуется достаточно коротким временным циклом. На скорость образования колонии микробов оказывают влияние все перечисленные выше факторы. В достаточно питательной среде с нужным уровнем pH и при оптимальной температуре время генерации может составлять от 20 минут до получаса. В проточной воде цикл развития может сокращаться до 15–18 минут.

Идеальные условия, гарантирующие такой быстрый рост, достаточно редко встречаются: питание в нужном объеме отсутствует, мешают накапливающиеся продукты распада. Если бы воплотился в жизнь сценарий с возникновением наилучших условий для цикла размножения бактерий, то за сутки только одна клетка кишечной палочки образовала бы обширную колонию весом в несколько десятков тысяч тонн!

Рост микроорганизмов исследовался в условиях замкнутых резервуаров, где, находясь в воде, бактерии не сразу начинали развиваться и размножаться. Только попав в питательную среду, они некоторое время приспосабливались к новым условиям. Размножение проходило постепенно, пока не стало спадать и не прекратилось вовсе. Эти наблюдения позволили выделить некоторые фазы развития, складывающиеся в общий жизненный цикл существования бактерий.

1. Исходная фаза характеризуется отсутствием роста и деления клеток. Идет процесс адаптации (от 1 до 2 часов).
2. Период интенсивного роста получил название лаг-фаза. Начинается деление клеток, но пока очень медленно. Продолжительность этого этапа развития индивидуальна у различных видов бактерий. К тому же на время ее протекания оказывают влияние условия среды.
3. Для третьей фазы характерно начало интенсивного размножения, скорость которого возрастает по экспоненте.
4. Период генерации начинает увеличиваться к началу четвертой фазы. Но питательная среда истощается, в ней растет концентрация продуктов обмена. Скорость размножения снижается, а некоторые клетки погибают.
5. Этой фазе цикла свойственно сохранение знака равенства между вновь появляющимися клетками и количеством погибших микроорганизмов. Популяция продолжает ненамного увеличиваться.
6. Шестая и седьмая фазы завершают цикл развития. Это время отмирания клеток, число погибающих начинает доминировать.
7. На финальной восьмой стадии цикл жизни бактерий завершается. Скорость отмирания уменьшается, но под воздействием неблагоприятных факторов среды гибель продолжается.

Описанные стадии соответствуют непроточной культуре бактерий. Чтобы рост не замедлялся, в среду постоянно можно вводить новые порции питательных веществ, выводя из нее продукты обмена. Это позволяет добиться того, чтобы нужные микроорганизмы постоянно находились в периоде развития. Такой принцип проточного культивирования микроорганизмов используется, например, в аквариуме.

Влажность как необходимое условие жизнедеятельности микроорганизмов

Для роста и развития бактериям нужно, чтобы уровень влажности в среде их обитания поддерживался на определенном уровне. Воде отводится важная роль при осуществлении обмена веществ, она помогает поддерживать нормальное осмотическое давление в клетке бактерии, делает ее жизнеспособной. Поэтому почти все прокариоты влаголюбивы, а падение этого показателя до значения ниже 20% относят к деструктивным для роста факторам.

Чем меньше воды содержится в среде, тем пассивнее идет процесс размножения. На продуктах питания это утверждение проверяется легче всего: сухими они хранятся гораздо дольше. Но такой способ обработки и хранения не является универсальным. Сушка задерживает рост некоторых бактерий и микробов, но есть и те, кто сохранит свою дееспособность.

Влияние кислотности среды на жизнеспособность бактерий

Кислотность среды относят к одному из важнейших показателей для роста и развития микроорганизмов. Ее обозначают символом pH и рассматривают в интервале от 0 до 14. Кислым средам соответствуют значения от 0 до 6, для щелочных показатель колеблется от 8 до 14, а нейтральной точкой считается уровень pH 7,07. Оптимумом для развития микроорганизмов являются цифры, характеризующие нейтральную среду.

Интервал pH от 1 до 11 – это предельные показатели, при которых удалось выжить некоторым бактериям. Но в основной массе их рост прекращается при уровне кислотности, равном 4. Если значение pH определяется как 9, то практически все известные микроорганизмы перестают размножаться. То есть для развития и роста бактерий важно, чтобы кислотность находилась в рамках от 4 до 9.

Существует вид прокариотов, для которых жизненно важно, чтобы pH как можно больше соответствовал кислым средам. Их называют ацидофильными и относят к виду молочнокислых бактерий. Когда они оказываются в молоке, то начинают перерабатывать содержащиеся в нем углеводы в молочную кислоту. Они являются важными участниками процесса получения пробиотических продуктов.

Полезные свойства молочнокислых ацидофильных микроорганизмов используются и для того, чтобы создать лекарственные препараты. Они оказывают благотворное влияние не только на функцию кишечника, но и помогают справиться с рядом других заболеваний. Понижение уровня pH с целью сохранения заготовок на зиму использует каждая хозяйка. Добавление уксуса создает кислую среду, в которой патогенные микроорганизмы не выживают.

Для некоторых молочнокислых бактерий в процессе роста и развития характерен синтез кислоты в таком большом количестве, что pH падает до критического уровня, и они прекращают развиваться или погибают. Встречаются и настоящие рекордсмены по выживанию и успешному функционированию в кислых средах. Так, при оптимальном значении pH, равном 2,5, молочнокислая ацидофильная бактерия Thiobacillus thooxidans может развиваться при показателе кислотности 0,9.

Что происходит с микроорганизмами во время бактерицидной фазы?

Если бактерии при идеальных условиях способны очень быстро развиваться, то почему, например, в только что полученном молоке их рост некоторое время не происходит? Среда достаточно благоприятная, и даже асептические условия доения не исключают наличие большого числа микроорганизмов. Но в свежем молоке имеются лактенины – бактерицидные вещества, способные определенный период времени сдерживать развитие бактерий.

Действие лактенинов настолько сильно, что многие микроорганизмы не просто замедляют рост, но и погибают. Период их действия, названный бактерицидной фазой, постепенно заканчивается. Это зависит от начального количества бактерий в молоке и повышения температуры продукта. Влияние лактенинов может продолжаться от 2 до 40 часов. Бактерицидную фазу стараются продлить и молоко охлаждают. По ее истечении рост микробов и бактерий возобновляется.

Даже если изначально в молоке было небольшое количество молочнокислых микроорганизмов, то они постепенно начинают преобладать. И для того чтобы предотвратить скисание и избавиться от вредных бактерий, применяют тепловые способы обработки. Нагрев, кипячение и другие виды тепловой обработки относят к еще одному способу устранения нежелательной микрофлоры в продуктах. И можно назвать еще одну важную составляющую среды, оказывающую влияние на рост и развитие бактерий, – температуру.

Чего боятся мезофилы?

Особенности строения бактерий исключают у них наличие механизмов, которые могли бы регулировать температуру. Поэтому они очень зависят от того, насколько охлаждается или нагревается среда их обитания. По температурным предпочтениям прокариотов принято делить на:

• Психрофилов – любителей низких показателей (диапазон от 0 до 35°C, оптимум 5–15°C).
• Термофилов – они предпочитают высокие температуры (40–80°C допустимые условия для существования, но оптимальный показатель от 55 до 75°C).
• Мезофилов. К ним относят большинство бактерий, в том числе и болезнетворных. Их рост и развитие требуют температуры в 30–45°C. Диапазон для их выживания гораздо шире (от 40 до 80°C), но только при оптимуме жизнедеятельность протекает наиболее активно.

Прямое влияние повышения или понижения температуры на развитие микрофлоры помогает бороться с ее присутствием на продуктах. Особое значение эта мера обработки приобретает в рамках предотвращения ботулизма.

Clostridium botulinum, или Еще один повод для тщательной тепловой обработки продуктов

В процессе роста и развития некоторые микроорганизмы способны производить особо опасные для здоровья человека вещества – токсины. Бактерия Clostridium botulinum является причиной возникновения ботулизма, при котором наиболее вероятен летальный исход. Выделяют две разновидности существования бактерии:

• вегетативную;
• споровую.

Вегетативный вариант ботулизма не так опасен. Микроорганизм с такой формой существования погибает уже после того, как продукт подвергся кипячению в течение 5 минут. А вот споры ботулизма погибнут только после пятичасовой обработки, при этом температура должна достигать определенной отметки. Споры – это своеобразные защитные оболочки, которые сохраняют дремлющую бактерию длительное время. Спустя несколько месяцев происходит их прорастание, и ботулизм «просыпается».

Споры надежно хранят свой ценный груз и в условиях холода, и под действием ультрафиолета. Критической окажется температура в 80°C для вегетативной разновидности ботулизма и более длительная обработка при 120°C для споровой формы. Эти условия не всегда соблюдаются хозяйками при консервировании заготовок, поэтому заразиться можно и от неправильно приготовленных домашних консервов.

Для ботулизма свойственны следующие первые признаки:

• боли в центральной части живота;
• приступы диареи (от 3 до 10 раз в сутки);
• головная боль;
• чувство слабости, недомогание и быстрая утомляемость;
• периодическая рвота;
• высокая температура тела (до 40°С).

Начало ботулизма несколько реже, но все-таки может сопровождаться расстройством зрения, расплывчатым видением предметов, наличием тумана или мушек перед глазами и не проявлявшейся ранее дальнозоркостью. Дыхательные сбои и затрудненное глотание – еще один возможный симптом.

Осложнения ботулизма проявляются в виде вторичных бактериальных инфекций, например, пневмонии, пиелонефрита, сепсиса, гнойного трахеобронхита. Может развиваться аритмия, происходит поражение миозитом икроножных и бедренных мышц. Болезнь протекает около трех недель, а в результате грамотного и своевременного лечения ботулизма восстанавливаются утраченные функции зрения, дыхания и возвращается способность глотать.

Как бактерии размножаются в еде?

Любые продукты, употребляемые человеком в пищу, имеют собственную микрофлору. Ее можно разделить на два вида:

• специфическую – это микроорганизмы, которые были добавлены намеренно для того, чтобы придать определенные вкусовые или ароматические качества;
• неспецифическую – ее составляют бактерии, попавшие на продукт случайно (не был соблюден санитарный режим на производстве или в магазине, нарушались сроки хранения, правила обработки).

При этом разные представители болезнетворных прокариотов предпочитают свой определенный тип продуктов. Сальмонеллы, например, заядлые любители яиц, мяса и молока. Опасность заражения заключается в том, что в чистоте продукта нельзя убедиться по его внешнему виду. Сальмонеллы в зараженном мясе, субпродуктах или фарше никак не меняют их цвет, вкус или запах. Если приготовленные из такого сырья блюда не пройдут правильную тепловую обработку, то заболевание неизбежно.

Палочкам сальмонеллы для развития нужна температура в 37°C, спор и капсул они не образуют, но к условиям внешней среды весьма устойчивы. Даже в охлажденном до 0°C мясе они способны выживать до 140 суток. При этом способность к делению не утрачивается. В открытых водоемах сальмонеллы останутся жизнеспособными около 4 месяцев, а в яйцах птиц примерно год. Большая часть штаммов способна выживать после воздействия антибиотиков и дезрастворов.

Сальмонеллы, служащие возбудителями инфекции, чаще всего живут в организме сельскохозяйственных животных. Болезнь у коров, лошадей, овец, свиней или птиц протекает без симптомов. Возбудители выделяются вместе с мочой, слюной, испражнениями и слизью из носа, но люди заражаются чаще всего через молоко, мясо или яйца (пищевой способ). Сальмонеллы могут передаваться и от уже заболевшего человека (контактно-бытовой путь передачи).

Мясо птиц или животных может быть заражено во время транспортировки или обработки. Чтобы сальмонеллы не стали причиной заболевания, в домашних условиях можно только соблюдать простые правила профилактики любых кишечных инфекций.

• качественная обработка мяса, рыбы, яиц и молока;
• покупка мясных полуфабрикатов, необработанной продукции с частных фермерских хозяйств только при наличии заключения СЭС о безопасности;
• выполнение правил личной гигиены;
• отдельный инвентарь для разделки сырых и вареных продуктов поможет не стать носителями сальмонеллы.

Со стороны фермерских хозяйств и соответствующих надзорных органов должен вестись постоянный мониторинг условий содержания животных, их здоровья и качества продукции (особенно мяса) на выходе.

Болезнь протекает следующим образом. Палочки сальмонеллы попадают в пищеварительный тракт. В верхних отделах кишечника они уничтожают часть полезной микрофлоры, затем начинают размножаться в тонкой кишке. При этом нарушается работа этого отдела ЖКТ, страдает перистальтика. Затем болезнь переходит в острую форму, начинается интоксикация организма, обезвоживание, судороги и острая почечная недостаточность. Так что недооценивать сальмонеллез весьма опрометчиво.

Как добиться сохранения численности популяции микроорганизмов в аквариуме

Как уже упоминалось, в воде численность бактерий может резко увеличиваться. И не всегда это полезная микрофлора. Чтобы рыбы и растения в аквариуме не болели, а вода оставалась чистой и незамутненной, существуют специальные препараты, помогающие функционировать полезным микроорганизмам или содержащие нужные бактерии.

Аквариумисты стремятся к тому, чтобы в водной среде всегда присутствовали простейшие, отвечающие за азотный цикл. Препараты, направленные на поддержание такой микрофлоры, отвечают за то, чтобы в воде аквариума восполнялись природные ферменты и коллоиды. Поврежденные или больные микроорганизмы при наличии такой поддержки приходят в норму и возвращают свои утраченные способности.

Препараты, улучшающие состояние воды в аквариуме, расщепляют органические вещества, останавливают размножение и рост водорослей. Есть и такие растворы, которым под силу восстановить кислотность и поддерживать ее на нужном уровне. Но они будут эффективны только в том случае, если аквариум не находится в запущенном состоянии, а фильтрующие материалы заменены новыми.

Ускорить переход азота в простую форму, снизить жесткость воды также под силу специальным препаратам. Создаваемое ими в аквариуме биологическое равновесие гарантирует, что скорость образования продуктов жизнедеятельности будет равна скорости их выведения. А в незагрязненной отходами воде охотно развиваются и функционируют полезные бактерии.

Так называемые стартовые микроорганизмы содержатся в препаратах в состоянии покоя. Как только они оказываются в аквариуме, то происходит их активизация. В воде они распространяются и преобразуют грунт в биофильтр высокой производительности. Другие виды бактерий для аквариума начинают перерабатывать нитриты и аммиак в нитраты. Так достигается высокое качество водной среды.

Концентрированные суспензии весьма эффективно работают в аквариуме, популярными являются препараты брендов:

• Tetra.
• Dennerle.
• Sera.
• Aqua Medic.

Развитие и рост бактерий можно сделать контролируемым процессом, поэтому знания о факторах, влияющих на эти процессы, так важны. И вовсе не нужно быть узконаправленным специалистом, чтобы интересоваться жизнедеятельностью микроорганизмов – их гарантированное присутствие повсюду позволяет грамотно применять имеющуюся информацию в быту.

биологически активные вещества (ряд аминокислот, витамины, пуриновые и пиримидиновые основания, стерины и др.), в отсутствии которых многие микроорганизмы не растут даже на питательных средах, содержащих необходимые источники энергии, углерода и азота. М. ф. р. оказывают действие в ничтожных количествах. Неспороносные бактерии (Pseudomonas, Mycobacterium), многие плесневые грибы (Aspergillus, Penicillium) и др. микроорганизмы не нуждаются в М. ф. р., так как способны их синтезировать.

Аминокислоты необходимы для биосинтеза белка, пуриновые и пиримидиновые основания - для образования нуклеиновых кислот. Среди М. ф. р. особенно важны витамины, являющиеся коферментами (См. Коферменты) многих ферментов. Так, пиридоксин (витамин B 6) участвует в переаминировании и дезаминировании аминокислот, Тиамин (витамин B 1) - в декарбоксилировании и т. д. Некоторые виды дрожжей, молочнокислые бактерии не растут на питательных средах без биотина, тиамина, пантотеновой и никотиновой кислот, пиридоксина и др. Считали, что некоторые болезнетворные микроорганизмы растут только на средах, содержащих кровь или её сыворотку, асцитическую жидкость, молочную сыворотку, дрожжевой автопизат. Оказалось, что эти микробы могут расти и без таких веществ, если к питательной среде добавить соответствующие М. ф. р. Если М. ф. р. имеют сложное химическое строение, то потребность в них у разных микроорганизмов может варьировать. Так, в состав молекулы тиамина входят остатки тиазола и пиридина. Одни виды нуждаются в готовом тиамине, другие синтезируют его, если в среде есть тиазол и пиридин, третьи растут на среде с тиазолом, т. к. синтезируют пиридин, а затем и тиамин, четвёртые размножаются в присутствии пиридина, синтезируя тиазол, а потом и тиамин. Т. н. дикие формы микроорганизмов, способные к синтезу М. ф. р., называются прототрофными. Воздействуя на них мутагенами, можно получить мутанты, нуждающиеся в том или ином М. ф. р. Их называют ауксотрофными или дефицитными мутантами и применяют для количественного определения витаминов, аминокислот и т. д., а также при селекции мутантов, образующих повышенные количества этих веществ. Способность к синтезу М. ф. р. может определять характер взаимоотношений между организмами. Так, если определённый вид дрожжей не растет из-за отсутствия в питательной среде М. ф. р., то подсев и размножение вида, синтезирующего их, приведёт к одновременному росту обоих видов. У некоторых насекомых и ракообразных имеются микроорганизмы-симбионты, размножающиеся в кишечнике или особых органах и снабжающие организм хозяина различными витаминами, аминокислотами и т. п. Микроорганизмы, обитающие в рубце и кишечнике жвачных, а также в кишечнике др. животных и человека, выполняют ту же функцию (см. Кишечная флора).

Лит.: Одинцова Е. Н., Микробиологические методы определения витаминов, М., 1959; Иерусалимский Н. Д., Основы физиологии микробов, М., 1963; Роуз Э., Химическая микробиология, пер. с англ., М., 1971.

А. А. Имшенецкий.

• - сообщество микроорганизмов, постоянно встречающихся вместе и разви ваюгцихся взаимообусловленно. В основе формирования А. лежат: последовательность разложения субстрата разл. микроорганизмами...

  Биологический энциклопедический словарь

• - входящие в состав тела микробов или выделяемые ими в окружающую среду вещества, обладающие св-вом антигенности...

  Словарь микробиологии

• - процесс биол. окисления органических и неорганических соединений, сопряженный с синтезом АТФ. Предполагает функционирование дыхательной цепи. В зависимости от конечного акцептора электронов различают...

  Словарь микробиологии

• - необходимые для роста и размножения микроорганизмов вещества, к-рые не синтезируются самим организмом, вследствие чего они должны поступать в микробные клетки в готовом виде. Принадлежат к аминокислотам, пуринам,...

  Словарь микробиологии

• - стимуляторы роста бактерий, вещества, необходимые для жизнедеятельности и роста гетеротрофных микроорганизмов, к-рые они не могут синтезировать и поэтому должны получать из окружающей среды...
• - инвази́вность микрооргани́змов, инвазионность, способность микробов проникать в организм и распространяться в нём; один из факторов, определяющих вирулентность...

  Ветеринарный энциклопедический словарь

• - выращивание микроорганизмов при определенных условиях...

  Толковый словарь по почвоведению

• - microbial genetics - .Pаздел генетики, объектом которого являются микроорганизмы...

  Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь

• - общее название веществ, необходимых для жизнедеятельности гетеротрофных бактерий, которые они должны извлекать из среды обитания...

  Большой медицинский словарь

• - определение принадлежности микроорганизмов к определенному виду, роду и т. д., основанное на изучении комплекса их биологических признаков...

  Большой медицинский словарь

• - комплекс мероприятий, направленных на обнаружение в объектах окружающей среды бактерий, риккетсий, вирусов и грибков, патогенных для людей и животных...

  Большой медицинский словарь

• - присутствующие в плазме крови вещества, которые при определенных обстоятельствах претерпевают ряд химических превращений, приводящих к свертыванию крови...

  Медицинские термины

• - ...

  Медицинские термины

• - раздел общей генетики, в котором объектом исследования служат бактерии, микроскопические грибы, актинофаги, вирусы животных и растений, бактериофаги и др. микроорганизмы...

  Большая Советская энциклопедия

• - Параметры внеязыковой социальной действительности, обусловливающие изменения в языке как глобального, так и частного характера...

  Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило

• - сущ., кол-во синонимов: 1 культура...

  Словарь синонимов

"Микроорганизмов факторы роста" в книгах

3.2. Факторы роста производительности труда

Из книги Ф. Э. Дзержинский - экономист автора Михалкин Владимир Анатольевич

3.2. Факторы роста производительности труда При анализе проблем производительности труда Ф. Э. Дзержинский большое внимание уделял факторам ее роста. Он рассматривал их в комплексе, увязывая социально-экономические, технические и организационные факторы. Как

Российский рынок торгового эквайринга: динамика, проблематика, факторы роста

Из книги Платежные карты: Бизнес-энциклопедия автора Проект

Российский рынок торгового эквайринга: динамика, проблематика, факторы роста Особенности развития российского рынка торгового эквайрингаИсторически развитие пластикового бизнеса на Западе было связано с организацией и проведением безналичного расчетного оборота

2. Важнейшие факторы экономического роста предприятия (внешние и внутренние), организационно-экономические факторы

Из книги Экономика предприятия: конспект лекций автора

2. Важнейшие факторы экономического роста предприятия (внешние и внутренние), организационно-экономические факторы Экономический рост тесно связан с проблемами расширенного воспроизводства, более того, экономический рост является концентрированным выражением и

53. Важнейшие факторы экономического роста предприятия

Из книги Экономика предприятия автора Душенькина Елена Алексеевна

53. Важнейшие факторы экономического роста предприятия Экономический рост – тенденция изменения совокупных показателей развития предприятия за определенный промежуток времени, обычно за год. Для характеристики экономического роста используются как общие, так и

Перспективы российской экономики: проблемы и факторы роста

автора Ясин Евгений Григорьевич

Перспективы российской экономики: проблемы и факторы роста 1 Россия вступила в фазу экономического роста После кризиса в 1999–2001 годах Россия демонстрировала сравнительно высокие темпы роста. За эти три года ВВП вырос на 20 % и в 2001 году составил примерно 72 % уровня 1990

3.1 Факторы развития и роста

Из книги Новая эпоха - старые тревоги: Экономическая политика автора Ясин Евгений Григорьевич

3.1 Факторы развития и роста Выше мы акцентировали внимание на деформациях в структуре российской экономики, на важной, причем тормозящей развитие, роли нерыночного сектора.Затем мы привели данные, свидетельствующие о том, что после короткого периода оживления на основе

Структурные и циклические факторы роста производительности

Из книги Закат империи доллара и конец «Pax Americana» автора Кобяков Андрей Борисович

Структурные и циклические факторы роста производительности Так как второй важнейшей задачей исследования (после определения движущих сил ускорения) является определение роли информационных технологий, необходимо было определить, почему в остальных 53 отраслях

20. Производительность труда, факторы и резервы ее роста

Из книги Социология труда автора Горшков Александр

20. Производительность труда, факторы и резервы ее роста Производительность труда определяется как отношение объема готовой продукции (услуг), произведенных работником, к размерам затраченных на данное производство трудовых, материально-технических и энергетических

Бактериальные факторы роста

Из книги Большая Советская Энциклопедия (БА) автора БСЭ

Микроорганизмов факторы роста

Из книги Большая Советская Энциклопедия (МИ) автора БСЭ

Факторы роста

Из книги Пошаговое руководство для изучающих смешанные единоборства без тренера автора Промысловский Константин

Факторы роста Вы не сможете расти, если не будете следовать перечисленным выше правилам. Все, что вам нужно сейчас – это начать действовать. На тренировку, лабухи! После дочитаете.Я

Факторы роста цен

Из книги Полный юридический справочник владельца квартиры, агента по недвижимости, покупателя жилья автора Бирюков Борис Михайлович

Факторы роста цен Ситуация на рынке определяется уровнем платежеспособности населения: квадратный метр стоит столько, сколько за него дает покупатель, – это азбука рыночной экономики. Теперь это понимают почти все: и специалисты, и политики.На цену жилья заметнее всего

2. Факторы роста производительности труда

Из книги Теория организации: конспект лекций автора Тюрина Анна

2. Факторы роста производительности труда Производительность труда характеризуется высокой изменчивостью и динамичностью, что связано с влиянием на нее множества факторов, которые так или иначе могут либо увеличить ее, либо снизить.Помимо этого, следует отметить роль

Факторы роста, тестостерон и эстрогены

автора Плант Джейн

Факторы роста, тестостерон и эстрогены Предполагается113, что связь между уровнем ИФР-1 в крови и распространением рака могут объяснить два механизма: 1) ИФР-1 влияет на уровни стероидов и/или увеличивает действие половых стероидов в простате и молочной железе; 2) уровень

Гормоны, факторы роста и рак

Из книги Ваша жизнь в ваших руках. Как понять, победить и предотвратить рак груди и яичников автора Плант Джейн

Гормоны, факторы роста и рак ДНК повреждают многие факторы, хотя у организма имеются хорошие инструменты для починки или удаления поврежденных клеток. Проблема рака в том, что его развитие означает длительное влияние факторов, поддерживающих рост поврежденных, а не

Оглавление темы "Перенос веществ в бактериальной клетке. Питательные субстраты бактерий. Энергетический метаболизм бактерий.":
1. Активный перенос веществ в бактериальной клетке. Транспорт веществ обусловленный фосфорилированием. Выделение веществ из бактериальной клетки.
2. Фермент. Ферменты бактерий. Регуляторные (аллостерические) ферменты. Эффекторные ферменты. Определение ферментативной активности бактерий.
3. Питательные субстраты бактерий. Углерод. Аутотрофия. Гетеротрофия. Азот. Использование неорганического азота. Ассимиляционные процессы в клетке.
4. Диссимиляционные процессы. Использование органического азота в клетке. Аммонификация органических соединений.
5. Фосфор. Сера. Кислород. Облигатные (строгие) аэробы. Облигатные (строгие) анаэробы. Факультативные анаэробы. Аэротолерантные бактерии. Микроаэрофильные бактерии.

7. Энергетический метаболизм бактерий. Схема идентификации неизвестной бактерии. Экзэргонические реакции.
8. Синтез (регенерация) АТФ. Получение энергии в процессе фотосинтеза. Бактерии фототрофы. Реакции фотосинтеза. Стадии фотосинтеза. Световая и темновая фаза фотосинтеза.
9. Получение энергии при окислении химических соединений. Бактерии хемотрофы. Получение энергии субстратным фосфорилированием. Брожение.
10. Спиртовое брожение. Гомоферментативное молочнокислое брожение. Гетероферментативное брожение. Муравьинокислое брожение.

Некоторые бактерии (особенно прихотливые или мутанты с наследственными дефектами) могут расти только в среде, дополненной определёнными компонентами, которые сами микроорганизмы синтезировать не могут. Эти компоненты известны как ростовые факторы, а подобные бактерии называют ауксотрофами [от лат. аихiliит, помощь, + греч. trophe, питание]. Если ауксотрофия возникает в результате мутации, то «дикий», или основной тип, не нуждающийся в определённом факторе роста, называют прототрофным .

Основные ростовые факторы - витамины, пурины и пиримидины. Наиболее важны для бактерий водорастворимые витамины, принимающие участие в функционировании большого количества ферментов в качестве коэнзимов. Потребность бактерий в этих продуктах очень мала (например, рост стафилококков обеспечивает внесение 0,003 мг тиамина и 0,2 мг никотиновой кислоты на 1 л среды), то есть факторы роста не используются в качестве пластического или энергетического материала, но обеспечивают регуляцию метаболизма.

Классификация факторов стимулирующих рост бактерий

Факторы, стимулирующие рост бактерий , разделяют на три категории.

Вещества, присутствие которых обязательно для роста бактерий . Это может быть определённая аминокислота, например гистидин, для штамма Salmonella thyphimurium his- (гистидин-отрицательный), ауксотрофного по гистидину, либо набор витаминов (лактофлавин, тиамин, биотин, фолиеван и пантотеновая кислота) и аминокислот, без которых нельзя вырастить молочнокислые бактерии.

Факторы, отсутствие которых не вызывает полной остановки роста культуры . Обычно это определённые витамины, входящие в состав простетических групп ферментов и необходимые в очень малых количествах.

Факторы, синтезируемые самими микроорганизмами и добавление которых в среду ускоряет рост , но это условие не обязательно (например, в синтетическую среду культивирования Escherichia coli можно добавить дрожжевой автолизат для интенсификации роста, но и на простой минеральной среде с глюкозой бактерия будет расти).

Пусковые факторы роста бактерии

Пусковые факторы роста выделяют в особую категорию. Они имеют существенное значение для начала роста культуры. Позднее клетки культуры синтезируют все необходимые для их роста продукты самостоятельно. В качестве примера можно привести необходимость следовых количеств гистидина для роста ревертантов Salmonella his- и их обратной мутации в his+ (гистидинположительный). Хотя прототрофы his+ не нуждаются в факторах роста, деление исходного ауксотрофа his-, необходимое для закрепления обратной мутации, может протекать только в присутствии гистидина.

Размножение бактерий путем деления — самый распространенный метод увеличения численности микробной популяции. После деления происходит рост бактерий до исходного размера, для чего необходимы определенные вещества (факторы роста).

Способы размножения бактерий различны, но для большинства их видов присуща форма бесполового размножения способом деления. Способом почкования бактерии размножаются исключительно редко. Половое размножение бактерий присутствует в примитивной форме.

Рис. 1. На фото бактериальная клетка в стадии деления.

Генетический аппарат бактерий

Генетический аппарат бактерий представлен единственной ДНК — хромосомой. ДНК замкнута в кольцо. Хромосома локализована в нуклеотиде, не имеющем мембраны. В бактериальной клетке имеются плазмиды.

Нуклеоид

Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.

Рис. 2. На фото бактериальная клетка на срезе. В центральной части виден нуклеотид.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой автономные молекулы свернутые в кольцо двунитевой ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.

Рис. 3. На фото бактериальная плазмида.

Этапы деления

После достижения определенных размеров, присущих взрослой клетке, запускаются механизмы деления.

Репликация ДНК

Репликация ДНК предшествует клеточному делению. Мезосомы (складки цитоплазматической мембраны) удерживают ДНК до тех пор, пока процесс деления (репликации) не завершится.

Репликация ДНК осуществляется с помощью ферментов ДНК-полимеразами. При репликации водородные связи в 2-х спиральной ДНК разрываются, в результате чего из одной ДНК образуются две дочерние односпиральные. В последующем, когда дочерние ДНК заняли свое место в разделенных дочерних клетках, происходит их восстановление.

Как только репликация ДНК завершилась, в результате синтеза появляется перетяжка, разделяющая клетку пополам. Вначале делению подвергается нуклеотид, затем цитоплазма. Синтез клеточной стенки завершает деление.

Рис. 4. Схема деления бактериальной клетки.

Обмен участками ДНК

У сенной палочки процесс репликации ДНК завершается обменом участками 2-х ДНК.

После деления клетки образуется перемычка, по которой ДНК одной клетки переходит в другую. Далее обе ДНК сплетаются. Некоторые отрезки обоих ДНК слипаются. В местах слипания происходит обмен отрезками ДНК. Одна из ДНК по перемычке уходит обратно в первую клетку.

Рис. 5. Вариант обмена ДНК у сенной палочки.

Типы делений бактериальных клеток

Если клеточное деление опережает процесс разделения, то образуются многоклеточные палочки и кокки.

При синхронном клеточном делении образуются две полноценные дочерние клетки.

Если нуклеотид делится быстрее самой клетки, то образуются многонуклеотидные бактерии.

Способы разделения бактерий

Деление с помощью разламывания

Деление с помощью разламывания характерно для сибиреязвенных бацилл. В результате такого деления клетки переламываются в местах сочленения, разрывая цитоплазматические мостики. Далее отталкиваются друг от друга, образуя цепочки.

Скользящее разделение

При скользящем разделении после деления клетка обосабливается и как бы скользит по поверхности другой клетки. Данный способ разделения характерен для некоторых форм эшерихий.

Секущееся разделение

При секущемся разделении одна из разделившихся клеток свободным концом описывает дугу круга, центром которого является точка ее контакта с другой клеткой, образуя римскую пятерку или клинопись (коринебактерии дифтерии, листерии).

Рис. 6. На фото бактерии палочковидной формы, образующие цепочки (сибиреязвенные палочки).

Рис. 7. На фото скользящий способ разделения кишечных палочек.

Рис. 8. Секущийся способ разделения коринебактерий.

Вид скоплений бактерий после деления

Скопления делящихся клеток имеют разнообразную форму, которая зависит от направления плоскости деления.

Шаровидные бактерии располагаются по одному, по двое (диплококки), пакетами, цепочками или как гроздья винограда. Палочковидные бактерии — цепочками.

Спиралевидные бактерии — хаотично.

Рис. 9. На фото микрококки. Они круглые, гладкие, имеют белую, желтую и красную окраску. В природе микрококки распространены повсеместно. Живут в разных полостях человеческого организма.

Рис. 10. На фото бактерии диплококки — Streptococcus pneumoniae.

Рис. 11. На фото бактерии сарцины. Кокковидные бактерии соединяются в пакеты.

Рис. 12. На фото бактерии стрептококки (от греческого «стрептос» — цепочка). Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Рис. 13. На фото бактерии «золотистые» стафилококки. Располагаются, как «гроздья винограда». Скопления имеют золотистую окраску. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Рис. 14. На фото извитые бактерии лептоспиры — возбудители многих заболеваний.

Рис. 15. На фото палочковидные бактерии рода Vibrio.

Скорость деления бактерий

Скорость деления бактерий крайне высока. В среднем одна бактериальная клетка делится каждые 20 минут. В течение только одних суток одна клетка образует 72 поколения потомства. Микобактерии туберкулеза делятся медленно. Весь процесс деления занимает у них около 14 часов.

Рис. 16. На фото отображен процесс деления клетки стрептококка.

Половое размножение бактерий

В 1946 году учеными было обнаружено половое размножение в примитивной форме. При этом гаметы (мужские и женские половые клетки) не образуются, однако некоторые клетки обмениваются генетическим материалом (генетическая рекомбинация ).

Передача генов осуществляется в результате конъюгации — однонаправленного переноса части генетической информации в виде плазмид при контакте бактериальных клеток.

Плазмиды представляют собой молекулы ДНК небольшого размера. Они не связаны с геномом хромосом и способны удваиваться автономно. В плазмидах содержаться гены, которые повышают устойчивость бактериальных клеток к неблагоприятным условиям внешней среды. Бактерии часто передают эти гены друг другу. Отмечается так же передача генной информации бактериям другого вида.

При отсутствии истинного полового процесса именно конъюгация играет огромную роль при обмене полезными признаками. Так передается способность бактерий проявлять лекарственную устойчивость. Для человечества особо опасным является передача устойчивости к антибиотикам между болезнетворными популяциями.

Рис. 17. На фото момент конъюгации двух кишечных палочек.

Фазы развития бактериальной популяции

При посевах на питательную среду развитие бактериальной популяции проходит несколько фаз.

Исходная фаза

Исходная фаза — это период от момента посева до их роста. В среднем исходная фаза длится 1 — 2 часа.

Фаза задержки размножения

Это фаза интенсивного роста бактерий. Ее длительность составляет около 2-х часов. Она зависит от возраста культуры, периода приспособления, качества питательной среды и др.

Логарифмическая фаза

В эту фазу отмечается пик скорости размножения и увеличения бактериальной популяции. Ее длительность составляет 5 — 6 часов.

Фаза отрицательного ускорения

В эту фазу отмечается спад скорости размножения, уменьшается количество делящихся и увеличивается число погибших бактерий. Причина отрицательного ускорения — истощение питательной среды. Ее длительность составляет около 2-х часов.

Стационарная фаза максимума

В стационарную фазу отмечается равное количество погибших и вновь образованных особей. Ее длительность составляет около 2-х часов.

Фаза ускорения гибели

В эту фазу прогрессивно нарастает количество погибших клеток. Ее длительность составляет около 3-х часов.

Фаза логарифмической гибели

В эту фазу клетки бактерий отмирают с постоянной скоростью. Ее длительность составляет около 5-и часов.

Фаза уменьшения скорости отмирания

В эту фазу оставшиеся живыми клетки бактерий переходят в состояние покоя.

Рис. 18. На рисунке отображена кривая роста бактериальной популяции.

Рис. 19. На фото колонии синегнойной палочки сине-зеленого цвета, колонии микрококков желтого цвета, колонии Bacterium prodigiosum кроваво-красного цвета и колонии Bacteroides niger черного цвета.

Рис. 20. На фото колонии бактерий. Каждая колония — потомство одной-единственной клетки. В колонии число клеток исчисляется миллионами. вырастает колония за 1 — 3 суток.

Деление магниточувствительных бактерий

В 1970-х годах были открыты бактерии, обитающие в морях, которые обладали чувством магнетизма. Магнетизм позволяет этим удивительным существам ориентироваться по линиям магнитного поля Земли и находить серу, кислород и другие, так необходимые ей вещества. Их «компас» представлен магнитосомами, которые состоят из магнита. При делении магниточувствительные бактерии делят свой компас. При этом перетяжки при делении становится явно недостаточно, поэтому бактериальная клетка сгибается и делает резкий перелом.

Рис. 21. На фото момент деления магниточувствительной бактерии.

Рост бактерий

Вначале деления бактериальной клетки две молекулы ДНК расходятся в разные концы клетки. Далее клетка делится на две равноценные части, которые отделяются друг от друга и увеличиваются до исходного размера. Скорость деления многих бактерий составляет в среднем 20 — 30 минут. В течение только одних суток одна клетка образует 72 поколения потомства.

Масса клеток в процессе роста и развития быстро поглощает питательные вещества из окружающей среды. Этому способствуют благоприятные факторы внешней среды — температурный режим, достаточное количество питательных веществ, необходимая pH среды. Для клеток аэробов необходим кислород. Для анаэробов он представляет опасность. Однако безграничное размножение бактерий в природе не происходит. Солнечный свет, сухой воздух, недостаток пищи, высокая температура окружающей среды и другие факторы губительно действуют на бактериальную клетку.

Рис. 22. На фото момент деления клетки.

Факторы роста

Для роста бактерий необходимы определенные вещества (факторы роста), часть из которых синтезируется самой клеткой, часть поступает из окружающей среды. Потребность в факторах роста у всех бактерий разная.

Потребность в факторах роста является постоянным признаком, что позволяет использовать его для идентификации бактерий, подготовке питательных сред и использовать в биотехнологии.

Факторы роста бактерий (бактериальные витамины) — химические элементы, большинством из которых являются водорастворимые витамины группы В. В эту группу входят так же гемин, холин, пуриновые и пиримидиновые основания и другие аминокислоты. При отсутствии факторов роста наступает бактериостаз.

Бактерии используют факторы роста в минимальных количествах и в неизменном виде. Ряд химических веществ этой группы входят в состав клеточных ферментов.

Рис. 23. На фото момент деления палочковидной бактерии.

Важнейшие бактериальные факторы роста

• Витамин В1 (тиамин) . Принимает участие в углеводном обмене.
• Витамин В2» (рибофлавин) . Принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях.
• Пантотеновая кислота является составной частью кофермента А.
• Витамин В6 (пиридоксин) . Принимает участие в обмене аминокислот.
• Витамины В12 (кобаламины — вещества, содержащие кобальт). Принимают активное участие в синтезе нуклеотидов.
• Фолиевая кислота . Некоторые ее производные входят в состав ферментов, катализирующих процессы синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, а также некоторых аминокислот.
• Биотин . Участвует в азотистом обмене, а также катализирует синтез ненасыщенных жирных кислот.
• Витамин РР (никотиновая кислота). Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, образовании ферментов и обмене липидов и углеводов.
• Витамин Н (парааминобензойная кислота). Является фактором роста многих бактерий, в том числе населяющих кишечник человека. Из парааминобензойной кислоты синтезируется фолиевая кислота.
• Гемин . Является составной частью некоторых ферментов, которые принимают участие в реакциях окислениях.
• Холин . Принимает участие в реакциях синтеза липидов клеточной стенки. Является поставщиком метильной группы при синтезе аминокислот.
• Пуриновые и пиримидиновые основания (аденин, гуанин, ксантин, гипоксантин, цитозин, тимин и урацил). Вещества необходимы главным образом в качестве компонентов нуклеиновых кислот.
• Аминокислоты . Эти вещества являются составляющими белков клетки.

Потребность в факторах роста некоторых бактерий

Ауксотрофы для обеспечения жизнедеятельности нуждаются в поступлении химических веществ из вне. Например, клостридии не способны синтезировать лецитин и тирозин. Стафилококки нуждаются в поступлении лецитина и аргинина. Стрептококки нуждаются в поступлении жирных кислот — компонентов фосфолипидов. Коринебактерии и шигеллы нуждаются в поступлении никотиновой кислоты. Золотистые стафилококки, пневмококки и бруцеллы нуждаются в поступлении витамина В1. Стрептококки и бациллы столбняка — в пантотеновой кислоте.

Прототрофы самостоятельно синтезируют необходимые вещества.

Рис. 24. Разные условия окружающей среды по-разному влияют на рост колоний бактерий. Слева — стабильный рост в виде медленно расширяющегося круга. Справа — быстрый рост в виде «побегов».

Изучение потребности бактерий в факторах роста позволяет ученым получать большую микробную массу, так необходимую при изготовлении антимикробных препаратов, сывороток и вакцин.

Подробно о бактерияx читай в статьях:

Размножение бактерий является механизмом повышения числа микробной популяции. Деление бактерий — основной способ размножения. После деления бактерии должны достигнуть размеров взрослых особей. Рост бактерий происходит путем быстрого поглощения питательных веществ их окружающей среды. Для роста необходимы определенные вещества (факторы роста), часть из которых синтезирует сама бактериальная клетка, часть поступает из окружающей среды.

Изучая рост и размножение бактерий, ученые постоянно открывают полезные свойства микроорганизмов, использование которых в повседневной жизни и на производстве ограничивается только их свойствами.

Бактериальные факторы роста - (синоним: бактериальные витамины, дополнительные питательные вещества, биос) - это необходимые для жизнедеятельности бактериальной клетки органические вещества, которые она не способна синтезировать самостоятельно и должна получать в готовом виде. На существование бактериальных факторов роста впервые обратил внимание Л. Пастер. Бактериальные факторы роста - соединения различной химической природы; большинство из них относится к водорастворимым витаминам группы В; функции бактериальных факторов роста несут также гемин, холин, пуриновые и пиримидиновые основания и многие аминокислоты. Отсутствие в среде бактериальных факторов роста приводит к бактериостатическому эффекту - бактериостазу (см.), который в ряде случаев сопровождается цитологическими изменениями. Бактериальные факторы роста не служат для микробной клетки пластическими или энергетическими материалами и используются бактериями в ничтожных количествах в неизмененном виде. Некоторые факторы в качестве активных групп (коферментов) входят в структуру различных клеточных энзимов.

К важнейшим бактериальным факторам роста относятся: тиамин (витамин B1) - составная часть некоторых коферментов, играющих важную роль в углеводном обмене; рибофлавин (витамин В2)-участвует в окислительно-восстановительных процессах; пантотеновая кислота - участвует в построении ферментных систем бактериальной клетки, в частности кофермента А; пиридоксин (витамин В6) - производные этого фактора роста играют важную роль в обмене аминокислот; витамин В12 - входит в состав активной группы ферментов, участвующих в реакциях синтеза нуклеотидов; фолиевая кислота - в виде одного из своих производных входит в состав ферментов, катализирующих процессы синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, а также некоторых аминокислот; биотин - участвует в азотистом обмене, а также катализирует синтез ненасыщенных жирных кислот; никотиновая кислота (витамин РР) и ее амид- участвуют в синтезе коферментов; парааминобензойная кислота - компонент фолиевой кислоты, по-видимому, выполняет и самостоятельные функции в обмене веществ; гемин - входит в состав некоторых ферментов, участвующих в реакциях окисления; холин - участвует в синтезе клеточных липидов, а также является донатором метильной группы в различных биосинтетических реакциях; пуриновые и пиримидиновые основания (аденин, гуанин, ксантин, гипоксантин, цитозин, тимин и урацил) - необходимы главным образом в качестве компонентов нуклеиновых кислот; аминокислоты - служат компонентами клеточных белков; некоторые из них выполняют и биокаталитические функции.

Потребность бактерий в различных бактериальных факторы роста разнообразна: у большинства сапрофитов она сводится к минимуму, тогда как патогенные микробы (возбудители бруцеллеза, дифтерии, туляремии и др.) могут расти только на синтетических средах, содержащих многие аминокислоты и другие вещества. По отношению к бактериальным факторам роста микроорганизмы подразделяются на ауксотрофы, зависимые от наличия в среде дополнительных питательных веществ, и прототрофы, способные самостоятельно синтезировать необходимые вещества. Потребность данного штамма бактерий в бактериальных факторах роста выявляют путем удаления исследуемого вещества из полноценной синтетической среды, содержащей известные бактериальные факторы роста, с последующим изучением роста и размножения засеянной бактериальной популяции. Исследование потребности микробов в бактериальных факторах роста способствует разработке полноценных питательных сред, необходимых для получения больших количеств микробной биомассы и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, при изготовлении вакцин, сывороток, антибиотиков, витаминов; облегчает изыскание новых химиотерапевтических средств, действующих как антиметаболиты, и т. п. См. также Бактериальная культура.