Зростання бактерій. Закон розмноження бактерій. Стадії розмноження бактерій.
Розглянемо ситуацію, коли одиночна бактеріальна клітина поміщена в живильне середовище і знаходиться в умовах, оптимальних для росту. Перепишіть таблицю і заповніть її, виходячи з припущення, що ця клітина і все її нащадки діляться кожні 20 хв.
Зростання модельної популяції бактерій
На основі даних заповненої вами таблиці побудуйте графіки. За вертикальної осі відкладіть число бактерій (крива А) і десятковий логарифм цього числа (крива Б), а по горизонтальній осі - час. Що можна сказати про форму цих кривих?
Коли число клітин збільшується. як видно із заповненої вами таблиці, говорять про логарифмическом, експоненційному або геометричному зростанні. У цьому випадку ми отримаємо експонентний ряд чисел. Це набагато легше зрозуміти, якщо подивитися на рядок В в таблиці, де число бактерій виражено у вигляді числа 2, зведеного в відповідну ступінь. Показник ступеня можна назвати логарифмом або експонентної числа 2. Логарифми, або експоненти, утворюють лінійний ряд 0, 1, 2, 3 і т. Д. Відповідний числу генерацій.
Повернемося до таблиці; замість чисел, розташованих в рядку А, можна записати їх логарифми по підставі 2 наступним чином:
Порівняйте рядки В і Г. Проте зазвичай користуються десятковими логарифмами (див. Рядок Б). У цьому випадку 1 = 10 °, 2 = 10 0,3. 4 = 10 0,6 і т. Д.
Крива, отримана на основі даних рядка А, називається логарифмічною або експоненційної кривої. Таку криву можна перетворити в пряму, побудувавши графік зміни числа клітин в часі. Тоді в ідеальних умовах зростання бактерій теоретично повинен бути експоненціальним. Порівняємо цю математичну модель з кривою зростання реальної популяції бактерій, зображеної на малюнку. Чітко видно чотири фази зростання.
1. Під час лаг-фази бактерії адаптуються до нового середовища проживання, і тому зростання поки що не досягає максимальної швидкості. У цей період у бактерій можуть, наприклад, синтезуватися нові ферменти, необхідні для засвоєння тих поживних речовин, які містяться в новому середовищі.
2. Логарифмічна фаза - це фаза, коли бактерії ростуть з максимальною швидкістю. число клітин збільшується майже експоненціально, а крива зростання являє собою практично пряму.
Культура бактерій при 30 ° С
3. В кінці кінців зростання колонії починає сповільнюватися, і культура входить в стаціонарну фазу. коли швидкість росту дорівнює нулю і коли різко зростає конкуренція за харчові ресурси. Утворення нових клітин сповільнюється, а потім зовсім припиняється. Збільшення числа клітин компенсується одночасної загибеллю інших клітин, тому число життєздатних клітин залишається постійним.
Перехід до цієї фазі обумовлений дією декількох факторів: зниженням концентрації поживних речовин в середовищі, накопиченням токсичних продуктів метаболізму, а в разі аеробних бактерій і зменшенням вмісту кисню в середовищі.
4. Під час останньої фази - фази уповільнення зростання - прискорюється загибель клітин і припиняється їх розмноження.