Ріст і розмноження бактерій

РЕФЕРАТ на тему:

Ріст і розмноження бактерій

Одним із проявів життєдіяльності мікроорганізмів є їхній ріст і розмноження.

Ріст — це збільшення розмірів окремої особи.

Розмноження — здатність організму до відтворення.

Основним способом розмноження в бактерій є поперечний розподіл, що відбувається в різних площинах з формуванням різноманітних сполучень, кліток (грона, ланцюжки, тюки і т.д.).

У бактеріальних кліток розподілу передує подвоєння материнської ДНК. Кожна дочірня клітка одержує копію материнської ДНК. Процес розподілу вважається закінченим, коли цитоплазма дочірніх кліток розділена перегородкою. Клітки з перегородкою розподілу розходяться в результаті дії ферментів, що руйнують серцевину перегородки.

Швидкість розмноження бактерій різна і залежить від виду мікробу, віку культури, живильного, середовища температури.

При вирощуванні бактерій у рідкому живильному середовищі спостерігалося кілька фаз росту культур:

1. Фаза вихідна (латентна) — мікроби адаптуються до живильному, середовищу збільшується розмір кліток. До кінця цієї фази починається розмноження бактерій.

2. Фаза логарифмічного інкубаційного росту — йде інтенсивний розподіл кліток. Триває ця фаза близько 5 годин. При оптимальних умовах бактеріальна клітка може поділятися кожні 15−30 хв.

3. Стаціонарна фаза — число знову з’явилися бактерій дорівнює числу відмерлих. Тривалість цієї фази виражається в годинник і коливається в залежності від виду мікроорганізмів.

4. Фаза відмирання — характеризується загибеллю кліток в умовах виснаження живильного і середовища нагромадження в ній продуктів метаболізму мікроорганізмів.

Якщо живильне, середовище в який культивуються мікроорганізми, буде обновлятися, то можна підтримувати фазу логарифмічного росту.

При розмноженні на щільних живильних бактері середовищах утворять на поверхні середовища й усередині її типові для кожного мікробного виду колонії. Колонії можуть бути опуклими чи плоскими, з рівними чи нерівними краями, із шорсткуватою чи гладкою поверхнею і мати різне фарбування: від білої до чорної. Усі ці особливості (культуральні властивості) враховують при ідентифікації бактерій, а також при доборі колоній для одержання чистих культур. Щоб знати, як одержати чисту культуру того чи іншого мікроорганізму, треба уважно ознайомитися з практичною частиною даної глави.

Ріст бактерій залежить насамперед від того, чи є в середовищі вода, поживні речовини, фізіологічне активні речовини тощо. Ріст паличкоподібних прокаріотних клітин відрізняється від куляс­тих. Перші ростуть переважно в напрямку довгої вісі, а другі - рів­номірно в усіх напрямках. У зв’язку з цим співвідношення між по­верхнею і об'ємом у паличкоподібних клітин під час їхнього росту істотно не змінюється. У кулястих — відносна величина поверхні клітини зменшується, оскільки їхня поверхня росте пропорційно квадрату радіусу, а об'єм — пропорційно кубу.

Ріст бактерій завершується їхнім розмноженням, яке виявляється у збільшенні кількості особин мікробної популяції на одиницю об'єму. Найчастіше бактерії розмножуються нестатевим, бінарним, поділом. Відомо два типи поділу бактеріальної клітини: за допомо­гою перегородки і перешнуровуванням. У разі першого типу поділу посередині бактеріальної клітини починає формуватися поперечна перегородка, яка спочатку складається з цитоплазматичної мембра­ни і розмежовує цитоплазму материнської клітини на дві дочірні. Да­лі синтезується оболонка і утворюються дві нові клітини.

Грамнегативні бактерії поділяються переважно перешнуровуван­ням, тобто звужуванням клітини в місцях поділу, аж доки вона не поділиться на дві. Різновидом бінарного поділу бактерій є бруньку­вання. При цьому розмноженні на одному із полюсів материнської клітини утворюється брунька, яка в процесі росту збільшується до розмірів материнської клітини, а потім відділяється від неї. Під час брунькування оболонка бруньки повністю синтезується заново.

У деяких одноклітинних ціанобактерій виявлено множинний по­діл. Йому передує реплікація хромосоми і збільшення розмірів ма­теринської клітини, в якій далі відбувається кілька послідовних бінарних поділів, що приводить до утворення величезної кількості дрібненьких клітин. Ці клітини дістали назву беоцитів. Після розриву оболонки материнської клітини вони виходять назовні.

Період від поділу до поділу клітини називається онтогенезом, або клітинним циклом бактерій. Розрізняють кілька типів вегетативного клітинного циклу у бактерій: мономорфний, при якому утво­рюється лише один морфологічний тип клітини і поліморфний, при якому утворюються кілька моофологічно різних типів клітин Серед актиноміцетів поширене розмноження фрагментами гіф, а деякі бактерії можуть розмножуватися за допомогою спор, але не ендоспор. Бактеріям притаманний високий темп розмноження, що ха­рактеризується часом генерації, тобто часом, упродовж якого відбу­вається поділ бактеріальної клітини. Час генерації визначається ви­дом бактерій, їхнім віком і умовами довкілля. За сприятливих умов час генерації для багатьох видів бактерій коливається в межах від 15 до 30 хв.

Уявити швидкість розмноження і утворення бактеріальної маси допоможуть такі приклади. Якщо бактерія ділитиметься через кожні 20 хв. то з однієї бактерії за 24 год може утворитися 72 генерації. Це становить 472 • 1019 особин. Холерний вібріон за 30 год спро­можний дати таке потомство, яке могло б покрити суцільним шаром усю поверхню земної кулі. Академік В.І. Вернадський у своїй праці «Очерки геохимии» наводить приклад, що «за сприятливих умов одна бактерія за 4−5 днів може утворити 1036 особин, об'єм яких… дорівнює океанові».

Насправді ж у природі немає таких ідеальних умов, за яких бакте­рії могли б безперешкодно розмножуватися. Брак поживних речо­вин, несприятливі температурні умови, згубний вплив продуктів об­міну, поїдання бактерій іншими організмами та багато інших чинни­ків — усе це негативно позначається на розмноженні бактерій. Велика швидкість розмноження прокаріотів — еволюційне присто­сування до збереження виду.

Надзвичайно важливою умовою процесу поділу бактерій є реп­лікація ДНК. Поділ клітини починається лише через деякий час по тому, як закінчиться реплікація ДНК. Є дані про те, що сигналом для поділу клітини є початок реплікації молекули ДНК й що подво­єння ДНК і поділ клітин відбуваються зі швидкістю, властивою для кожного виду бактерій.

У бактеріальній популяції постійно відбувається ріст, розмно­ження і відмирання бактеріальних клітин. Спостереження за роз­множенням прокаріотів у замкнених системах на рідких живильних середовищах показують, що швидкість їхнього росту змінюється з часом. У живильному середовищі бактерії ростуть доти, доки вміст у ньому якогось із необхідних їм компонентів не досягне мінімумуда­лі їхній ріст припиняється. Якщо протягом цього часу не додавати поживних речовин і не видаляти продуктів обміну, то дістанемо так звану статичну бактеріальну культуру.

Ріст бактеріальної популяції в такій «закритій системі» підлягає відповідним закономірностям. Крива, яка описує залежність лога­рифмів числа клітин статичної культури від часу, дістала назву кривої росту. Типова крива росту має 8-подібну форму, яка дає змогу розрізняти кілька фаз росту, що змінюють одна одну у ви­значеній послідовності.

Отже, ріст бактерій залежить насамперед від того, чи є в середовищі вода, поживні речовини, фізіологічне активні речовини тощо. Ріст паличкоподібних прокаріотних клітин відрізняється від кулястих. Перші ростуть переважно в напрямку довгої вісі, а другі - рівномірно в усіх напрямках. У зв’язку з цим співвідношення між поверхнею і об'ємом у паличкоподібних клітин під час їхнього росту істотно не змінюється. У кулястих — відносна величина поверхні клітини зменшується, оскільки їхня поверхня росте пропорційно квадрату радіусу, а об'єм — пропорційно кубу.

Ріст бактерій завершується їхнім розмноженням, яке виявляється у збільшенні кількості особин мікробної популяції на одиницю об'єму. Найчастіше бактерії розмножуються нестатевим, бінарним, поділом. Відомо два типи поділу бактеріальної клітини: за допомогою перегородки і перешнуровуванням. У разі першого типу поділу посередині бактеріальної клітини починає формуватися поперечна перегородка, яка спочатку складається з цитоплазматичної мембрани і розмежовує цитоплазму материнської клітини на дві дочірні. Далі синтезується оболонка і утворюються дві нові клітини.

Література.

1. 1.Енциклопедія з природознавства. — М., 2001.

2. 2.Загальна біологія. Підручник. — К., 2002.

3. 3.Мікробіологія з основами вірусології.- К., 2003.