Creșterea Populațiilor Bacteriene (pagina 3)
(Acest capitol are 4 pagini)
© Kenneth Todar, Doctor
Bacteriene Curba de Creștere
În laborator, în condiții favorabile, o creștere bacterialpopulationdoubles la intervale regulate. Creșterea este prin progresie geometrică: 1, 2,4, 8 etc. sau 20, 21, 22, 23………2n (unde n = numărul de generații). Aceasta se numește exponentialgrowth.In realitatea, creșterea exponențială este doar o parte a ciclului de viață bacterian și nu este reprezentativă pentru modelul normal de creștere a bacteriilor înnatura.,când un mediu proaspăt este inoculat cu un anumit număr de celule, iar creșterea populației este monitorizată pe o perioadă de timp, trasarea datelor va produce o curbă tipică de creștere bacteriană (figura 3below).
Figura 3. Curba typicalbacterialgrowth. Atunci cand bacteriile sunt cultivate într-un sistem închis (numit, de asemenea, abatch cultura), ca un tub de testare, populația de celule aproape alwaysexhibits aceste dinamica de creștere: celule inițial se adapteze la newmedium (faza de lag) până când vor putea începe împărțirea în mod regulat de către theprocessof fisiune binar (faza exponențială)., Când creșterea lor devinelimitată, celulele se opresc din divizare (faza staționară), până la eventualarată pierderea viabilității (faza morții). Rețineți parametrii axelor X și Y. Creșterea este exprimată ca modificare a numărului viabilcelule vs timp. Timpii de generare sunt calculați în timpulexponențialfaza de creștere. Măsurătorile de timp sunt în ore pentru bacterii cutimpuri scurte de generație.sunt recunoscute patru faze caracteristice ale ciclului de creștere.
1. Faza De Întârziere. Imediat după inocularea celulelormediul proaspăt, populația rămâne temporar neschimbată., Desi nu apare nici o diviziune celulara aparenta, celulele pot fi in crestere in masa sau in masa, sintetizand enzime, proteine, ARN etc., și în creștere înmetabolicactivitate.
lungimea de decalaj de fază este aparent dependentă de o widevarietyof factori incluzând dimensiunea inoculului; timpul necesar torecoverfrom daune fizice sau de șoc în transfer; timpul necesar forsynthesisof esențiale de coenzime sau de divizare factori; și timpul necesar forsynthesisof nou (inductibilă) enzime care sunt necesare pentru a metaboliza thesubstratespresent în mediu.
2. Faza exponențială (jurnal)., În faza exponențială de growthisa model de creștere echilibrată în care toate celulele sunt dividingregularlyby fisiune binar, și sunt în creștere în progresie geometrică. Celulele se împart într-un ritm constant în funcție de compoziția mediului de creștere și de condițiile de incubare. Rata de creștere exponențială a unei culturi bacteriene este exprimată ca timp de generare, de asemenea, timp dublu al populației bacteriene. Timpul de generare (G) este definit ca timp (t) pe generație (n = numărul de generații). Prin urmare, G=t/nisecuația din care derivă calculele timpului de generare (de mai jos).,
3. Faza Staționară. Creștere exponențială nu poate fi continuedforeverin un lot de cultură (de exemplu, un sistem închis, cum ar fi un tub de testare orflask). Creșterea populației este limitată de unul dintre cei trei factori: 1.epuizarea nutrienților disponibili; 2. acumularea de metaboliți inhibitori sauproduse; 3. epuizarea spațiului, în acest caz numită lipsă de „biologicăspațiu”.
În faza staționară, în cazul în celule viabile sunt numărate, itcannotbe stabilit dacă unele celule mor și un număr egal de cellsare împărțirea, sau populația de celule s-a oprit pur și simplu în creștere anddividing., Faza staționară, ca și faza de întârziere, nu este neapărato perioadă de liniște. Bacteriile care produc metaboliți secundari,cum ar fi antibiotice, nu atât în faza staționară de growthcycle(metaboliți Secundari sunt definite sub formă de metaboliți produși după theactivestage de creștere). Este în faza staționară care spore-formingbacteria au de a induce sau de a demasca activitatea de zeci de gene carepoate fi implicate în procesul de sporulare.
4. Faza Morții., Dacă incubarea continuă după populațieatinge faza staționară, urmează o fază de moarte, în care populația celulară scade. (Rețineți, dacă numărați prin măsurători turbidimetriceconturi microscopice, faza de deces nu poate fi observată.). În timpul fazei de moarte, numărul de celule viabile scade geometric (exponențial), în esență inversul creșterii în timpul fazei log.rata de creștere și timpul de generare așa cum am menționat mai sus, ratele de creștere a bacteriilor în timpul fazei de creștere exponențială, în condiții nutriționale standard (mediu de cultură,temperatură,pH etc.,), definiți timpul de generare al bacteriei. Timpii de generare pentrubacteriile variază de la aproximativ 12 minute la 24 de ore sau mai mult. Timpul de generare pentru E. coli în laborator este de 15-20 de minute, dar în tractul intestinal, timpul de generare a coliformului este estimat la 12-24 de ore. Pentru cele mai cunoscute bacterii care pot fi cultivate, generațievariază de la aproximativ 15 minute la 1 oră. Simbioții, cum ar fi Rhizobium, tind să aibă timpi de generație mai lungi. Multe litotrofe, cum ar fi nitrificareabacteriile, au, de asemenea, perioade lungi de generație., Unele bacterii care arepathogens,cum ar fi Mycobacterium tuberculosis și Treponema pallidum,au mai mult generație ori, iar acest lucru este considerat a fi anadvantagein virulența lor. Timpii de generare pentru câteva bacterii sunt arătațiintable 2.Tabelul 2. Timp de generareunele bacterii comune în condiții optime de creștere., aureus
Calculation of Generation Time
When growing exponentially by binary fission, the increase in abacterialpopulation is by geometric progression., Dacă începem cu o celulă, atunci când se împarte, există 2 celule în prima generație, 4 celule în a doua generație, 8 celule în a treia generație și așa mai departe. Timpul de generare este intervalul de timp necesar pentru ca celulele (sau populația) să se împartă.,
G (generația de timp) = (timp, în minute sau ore)/n(numărul ofgenerations)
G = t/n
t = intervalul de timp în ore sau minute,
B = numărul de bacterii la începutul unui interval de timp
b = numărul de bacterii la sfârșitul intervalului de timp
n = numărul de generații (număr de ori celula populationdoublesduring intervalul de timp)
b = B x 2n (Această ecuație este o expresie a creșterii bybinaryfission)
Rezolva pentru n:
logb = logB + nlog2
n = logb – logB
log2
n = logb – logB
.301
n = 3.,3 logb/B
G = t/n
Rezolva pentru G
G = t
3.3 log b/B
Exemplu: Ce este thegenerationtime de o populație bacteriană care crește de la 10.000 de celule la 10,000,000 celule în patru ore de creștere?
Lasă un răspuns