Bakterienwachstumskurve, Phasen, Faktoren

Das Bakterielles Wachstum Es ist ein komplexer Prozess, der viele biochemische Reaktionen beinhaltet und zur Zellteilung von Bakterien führt. Wenn wir es genauer definieren müssten, würden wir sagen, dass es sich um eine Zunahme der Anzahl von Bakterien in einer Population handelt, nicht um die Größe jedes einzelnen Bakteriums..

Bakterien sind prokaryotische Organismen, denen ein Kern oder ein anderes intrazelluläres Membrankompartiment fehlt. Sie sind einzellige, mikroskopisch kleine Organismen, die auf natürliche Weise in allen Ökosystemen der Biosphäre verteilt sind: in Böden, Gewässern, Tieren, Pflanzen, Pilzen usw..

Im Vergleich zu vielen Eukaryoten breiten sich Bakterien im Allgemeinen viel schneller aus, was sowohl im natürlichen Kontext jeder Art als auch in kontrollierten Versuchsumgebungen auftreten kann (in vitro).

Artikelverzeichnis

• 1 Wie erfolgt die Zellteilung in Bakterien??
• 2 Bakterienwachstumskurve
  • 2.1 Wie ist die Bakterienwachstumskurve??
• 3 Phasen des Bakterienwachstums
  • 3.1 Latenzphase oder Verzögerungsphase
  • 3.2 Exponentielle oder logarithmische Phase (log)
  • 3.3 Stationäre Phase
  • 3.4 Ablehnungs- oder Todesphase
• 4 Faktoren, die das Bakterienwachstum beeinflussen
• 5 Referenzen

Wie kommt es zur Zellteilung in Bakterien??

Wie bei den übrigen zellulären Organismen ist die Zellteilung in Bakterien ein Prozess, der unter strenger räumlicher und zeitlicher Kontrolle stattfindet. Dazu gehören:

- die Replikation oder Vervielfältigung von DNA (dem genetischen Material)

- seine Verteilung zwischen den beiden zukünftigen Tochterzellen (entgegengesetzte Pole der sich teilenden Zelle)

- die Trennung der beiden resultierenden Zellen dank der Bildung eines "Septums" oder einer Mittelwand in der sich teilenden Zelle

In diesen Organismen ist eine solche Zellteilung als binäre Spaltung bekannt und ist der Prozess, der zu einer Zunahme der Anzahl von Bakterienindividuen in einer Population führt, dh zu einem Bakterienwachstum..

Da jede Zelle während der Teilung ihr genetisches Material duplizieren und folglich ihre Größe erhöhen muss, bedeutet dies, dass die binäre Spaltung ein biochemisch aktives Ereignis ist, das Energieinvestitionen erfordert, dh Synthesereaktionen und Abbaureaktionen..

Das Wachstum einer Bakterienpopulation kann als Zunahme der Anzahl von Zellen als Funktion der Zeit aufgetragen werden. Diese Grafik zeigt eine Kurve, die als "Bakterienwachstumskurve" bezeichnet wird und in der mehrere Phasen unterschieden werden, in denen unterschiedliche charakteristische Prozesse auftreten..

Bakterienwachstumskurve

Viele Autoren haben das Wachstum einer Bakterienpopulation als einen exponentiellen oder geometrischen Prozess beschrieben, da jeder Teilungszyklus (auch als Generation bekannt) dazu führt, dass 2 aus 1 Anfangszelle hervorgehen, dann 4 aus diesen beiden, dann 8, dann 16 und so weiter auf.

Die Zeit, die jede dieser Generationen benötigt, um sich zu bilden, ist daher als Generationszeit oder Verdopplungszeit bekannt, die leicht berechnet werden kann und im Allgemeinen konstant und fast immer speziesspezifisch ist..

Damit E coli, Beispielsweise beträgt die Verdopplungszeit eines der Modellorganismen unter den Prokaryoten plus oder minus 20 Minuten, während andere Arten wie z Clostridium perfringens oder Mycobacterium tuberculosis Verdopplungszeiten von 10 Minuten bzw. mehr als 12 Stunden haben.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Generationszeit und damit das Bakterienwachstum in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren verändert werden können, über die wir später sprechen werden..

Was ist die Bakterienwachstumskurve??

Im Laufe der Jahre ist es Wissenschaftlern gelungen, das Phänomen des Bakterienwachstums mit grafischen Methoden zu beschreiben, und so kam das, was wir heute als Bakterienwachstumskurve kennen, zum Vorschein..

Diese Kurve ist nichts weiter als ein Diagramm, das die Zunahme der Anzahl von Zellen in einer Kultur (aufgetragen auf einer logarithmischen Skala) pro Zeiteinheit zeigt, aus der wertvolle Informationen erhalten werden..

Im Allgemeinen alle experimentell gewachsenen Bakterien in vitro die mit allen für das Wachstum notwendigen Nährstoffen versorgt sind, zeigen ein ähnliches Wachstumsmuster, das leicht beobachtet werden kann, wenn die Wachstumskurve aufgezeichnet wird.

In dieser Wachstumskurve werden mehrere Stadien oder Phasen unterschieden, die sehr charakteristisch sind und für die Mikrobiologen plausible biologische Erklärungen erhalten haben..

Phasen des Bakterienwachstums

Wie bereits erwähnt, wächst eine Bakterienpopulation exponentiell, sodass die Wachstumskurven logarithmisch dargestellt werden..

Da das Verhalten während des Bakterienwachstums nicht einheitlich ist, dh keine gerade ansteigende Gerade beschreibt, werden in einer typischen Wachstumskurve vier Phasen beobachtet, die bekannt sind als:

- Verzögerungsphase (Verzögerung)

- exponentielle oder logarithmische Phase (Log)

- Stationäre Phase

- Niedergang oder Todesphase

Latenzphase oder Phase Verzögerung

Um eine Bakterienkultur zu starten, wird ein kleinzelliges Inokulum gestartet. Wenn dieses Inokulum in ein vollständig frisches Kulturmedium eingeführt wird, dh mit allen notwendigen Nährstoffen, um die gegebene Bakterienspezies zu züchten, werden anfänglich keine Veränderungen in der Anzahl der Individuen beobachtet..

Es wurde gezeigt, dass während dieser "Latenz" -Phase, in der es kein Zellwachstum zu geben scheint, Bakterien ihre Größe erhöhen und metabolisch sehr aktiv sind, da sie Nukleinsäuren, Proteine ​​und Enzyme usw. synthetisieren..

Die Dauer dieser Zeitphase hängt von einigen intrinsischen Faktoren der Bevölkerung und einigen Umweltfaktoren ab. Beispielsweise:

- der anfänglichen Inokulumgröße

- der vorherigen Umgebungsbedingungen des Inokulums

- Zeit, um die für die Teilung notwendigen Elemente zu synthetisieren

Exponentielle oder logarithmische Phase (Log)

Wenn Bakterien bereit sind, sich zu teilen, wird ein exponentieller Anstieg der Anzahl von Zellen pro Volumeneinheit pro Zeiteinheit beobachtet. Sie befinden sich dann in der exponentiellen oder logarithmischen Phase der Kurve.

Während dieser Phase wird angenommen, dass die meisten Bakterien mit konstanter Geschwindigkeit binäre Spaltereignisse durchlaufen, und in dieser Phase berechnen Wissenschaftler die Verdopplungszeit..

Wie in allen Phasen des Bakterienwachstums hängen die exponentielle oder logarithmische Phase und die Verdopplungszeit einer Population nicht nur von der Art ab, sondern auch davon, ob die Bakterien im Kulturmedium alle notwendigen Nährstoffe und die richtigen Bedingungen für ihr Wachstum finden.

Stationäre Phase

Das exponentielle Wachstum von Bakterien ist nicht unendlich und dies liegt daran, dass dem Kulturmedium, das ein geschlossenes Wachstumssystem ist, früher oder später die Nährstoffe ausgehen (Bakterien verbrauchen alles)..

Neben Nährstoffen ist eine Erhöhung der Anzahl der Zellen in einem konstanten Volumen (Erhöhung der Zellkonzentration) auch ein Synonym für eine Erhöhung der Konzentration von Metaboliten oder Abfallprodukten, die das Wachstum hemmen können..

Eine größere Anzahl von Zellen in einem endlichen Raum impliziert auch, dass schließlich nicht genügend Platz für mehr Zellen vorhanden ist, was zu einer Wachstumshemmung führt..

In dieser Phase, die als stationäre Phase bezeichnet wird, teilen sich einige Zellen weiter, andere beginnen mit einer ähnlichen Geschwindigkeit zu sterben, sodass sich die Kurve abflacht..

Niedergang oder Todesphase

Nach der stationären Phase wird es als a beobachtet Gericht Auf der Wachstumskurve setzt sich die Phase des Todes oder des Rückgangs fort, in der die Bakterien zu sterben beginnen und die Kurve abnimmt.

Während der Todesphase sterben die Bakterien exponentiell ab, so dass es als "umgekehrtes" Stadium der exponentiellen Phase angesehen wird.

Faktoren, die das Bakterienwachstum beeinflussen

Es gibt zahlreiche Faktoren, die das Bakterienwachstum beeinflussen, viele davon hängen mit der Umgebung zusammen, in der sie wachsen.

Wie alle lebenden Organismen benötigen Bakterien bestimmte "Grundbedingungen" zum Überleben, die über die Nahrung hinausgehen. Daher können wir einige der Hauptfaktoren auflisten, die das Erscheinungsbild einer Bakterienwachstumskurve verändern oder beeinflussen können:

- die Zusammensetzung des Wachstumsmediums: in Bezug auf Kohlenstoffquellen und in Bezug auf wesentliche Elemente

- der pH

- die Temperatur des Mediums

- die Konzentration von Ionen und Mineralien

- Gaskonzentration

- die Verfügbarkeit von Wasser

- die Anzahl der Zellen

- das Vorhandensein von Metaboliten

- das Vorhandensein von Antibiotika und anderen potenziell bakteriziden Substanzen

Verweise

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