Der Begriff mikrobielles Wachstum bezieht sich auf das Wachstum der Apopulation (oder eine Zunahme der Anzahl von Zellen), nicht auf eine Zunahme der Größe derindividuelle Zelle. Zellteilung führt zumwachstum von Zellen in der Bevölkerung.
Zwei Arten von AsexualReproduktion in Mikroben:
1.) Binäre Spaltung-Bakterielle Reproduktion tritt aufdurch Spaltung, eine primitive Form der Zellteilung, die keinen Spindelfaserapparatus verwendet., Die Bakterienzelle verdoppelt sich inGröße und repliziert ihr Chromosom. Nach der DNA-Replikation heften sich die beiden Chromosomen an getrennte Stellen auf der Plasmamembran undDie Zellwand wird zwischen ihnen gelegt und produziert zwei Tochterzellen.
2.) Knospen-Einige Bakterien und einige Eukaryoten(einschließlich Hefen) können sich auch durch Knospen replizieren und ein blasenartiges Wachstum bilden,das sich vergrößert und von der Elternzelle trennt.
I. Mikrobielle Wachstum
A., Phasen der wachstumsamikrobiellen Laborkultur durchlaufen typischerweise 4 verschiedene, sequentielle Wachstumsphasen, die die standardmäßige Bakterienwachstumskurve bilden: (Nicht alle Wachstumsphasen treten in allen Kulturen auf). Siehe Grafik; beable zu zeichnen & label.
1. LagPhase – In der Lagphase nimmt die Anzahl der Zellen nicht zu. Es kommt jedoch zu einer erheblichen Stoffwechselaktivität, wenn sich die Zellen auf das Wachstum vorbereiten., (Diese Phase tritt möglicherweise nicht auf, wenn sich die Zellen, die zum Impfen einer neuen Kultur verwendet werden, in der Protokollphase befinden & vorausgesetzt, die Bedingungen sind die gleichen).
2. LogPhase (logarithmische oder exponentielle Phase) – Zellzahlen nehmen exponentiell zu; während Jedergenerationszeit steigt die Anzahl der Zellen in der Population um den Faktor zwei). Die Anzahl der Mikroben in einer exponentiellerhöhenden Population nimmt zuerst langsam, dann extrem schnell zu., Organismen in einer Tube Kulturmedium können nur für eine begrenzte Zeit ihr Wachstum aufrechterhalten, da Nährstoffe verbraucht werden,sich Stoffwechselabfälle ansammeln, Mikroobes unter Sauerstoffmangel leiden.
3. Stationäre Phase-Die Anzahl der Zellen nimmt nicht zu, aber Veränderungen in den Zellen treten auf: Zellen werden kleinerund synthetisieren Komponenten, um ihnen zu helfen, längere Perioden ohne Wachstum zu überleben (einige können sogar Endosporen produzieren); Das Signal, in diese Phase einzutreten, kann mit Überfüllung(Anhäufung von metabolischen Nebenprodukten, Erschöpfung von Nährstoffen usw.) zu tun haben.).
4., DeathPhase-In dieser Phase beginnen Zellen auszusterben. Der Tod tritt exponentiell auf, aber mit einer niedrigen Rate. Der Tod tritt auf, weil Zellen die intrazellulären ATP-Reserven aufgebraucht haben. Nicht alle Zellen sterben notwendigerweise während dieser Phase!
B. Kontinuierlichkultur von Mikroben
Im Labor durchlaufen Kulturen normalerweise alle Wachstumsphasen – nicht in der Natur. In der Natur gelangen Nährstoffe in geringen Konzentrationen kontinuierlich in die Zellumgebung,und die Populationen wachsen kontinuierlich mit einer niedrigen, aber stetigen Rate., Die Wachstumsrate wird durch die Konzentration des knappsten oder einschränkenden Nährstoffs bestimmt, nicht durch Dieakkumulation von metabolischen Nebenprodukten – in der Natur gibt es immer eine andere Mikrobe, diekann diese metabolischen Nebenprodukte für ihren eigenen Stoffwechsel verwenden. Im Labor müssen wir sie ständig ersetzen.
II. Messzahlen von Mikroben
A., Indirekte Messungen (messen Sie eine Eigenschaft der Zellmasse und schätzen Sie dann die Anzahl der Mikroben ab)
1. Trübung – Kann die Röhre bis zum Licht halten und nach Trübung als Anzeichen für Wachstum suchen(schwer zu erkennendes leichtes Wachstum). Aspektrophotometer kann messen, wie viel Licht eine Lösung von mikrobiellen Zellen überträgt; Je größer die Masse der Zellen in der Kultur ist, desto größer ist ihre Trübung (Trübung) und desto mehr Licht wird übertragen., Nachteile: Nicht empfindlich in Bezug auf die Anzahl der Bakterienzellen & nicht nützlich zum Nachweis geringfügiger Verunreinigungen.
2. MetabolicActivity-3ways:
a. Theate der Bildung von Stoffwechselprodukten, wie Gase oder Säuren, dass eine Kultur produziert.
b. Die Art der Verwendung eines Substrats, wie Sauerstoff oder Glukose.
c. Der Grad der Reduktion bestimmter Farbstoffe. Ex.methylenblau wird farblos, wenn es reduziert wird.,
B. Direkte Messungen – Givemore genaue Messungen der Anzahl von Mikroben.
1. DirectCounts-Coulter Counter-elektronischer Zähler; rapid & nur dann genau, wenn Bakterienzellen die einzigen in der Lösung vorhandenen Partikel sind. .
3. PlateCount-Bakterienkolonien werden durch die Lupe gegen Akolonie-Zählgitter betrachtet; genannt Quebec Kolonie Zähler (wir haben dies im Labor).
4., Filtration-Ein bekanntes Flüssigkeits-oder Luftvolumen wird durch Vakuum durch einen Membranfilter gezogen. Die Poren im Filter sind zu klein fürmikrobielle Zellen, um durchzugehen. Dann wird der Filter auf ein geeignetes festes Medium gelegt und inkubiert. Die Anzahl der Kolonien, die sich entwickeln, ist die Anzahlvon lebensfähigen mikrobiellen Zellen in dem Volumen der Flüssigkeit, die gefiltert wurde. Diese Technik isgreat für die Konzentration einer Probe, ex. ein Schwimmbad, in dem kleine Populationen mit anderen Methoden entdeckt werden können.
III., Wachstumsfaktoren-Mikrobenkann in sehr vielen Umgebungen existieren, weil sie klein sind, leicht verteilt sind, nur benötigenkleine Mengen an Nährstoffen, sind vielfältig in ihren Ernährungsbedürfnissen.
A. PhysicalFactors
1. pH-Bakteriakann klassifiziert als:
a. Acidophile (säureliebende)-wachsen am besten bei einem pH-Wert von 1 bis 5,4; Ex. Lactobacillus (fermentiert Milch)
b. Neutrophile-existieren von pH bis 5,4 bis 8.,5; die meisten Bakterien, die menschliche Krankheiten verursachen, gehören zu dieser Kategorie.
c. Alkaliphile (Basistypen) – existieren von pH bis 7,0 bis 11,5; ex. Vibrio cholerae (Erreger der cholera)
2. Temperatur-Bakterien können klassifiziert werden als:
a. psychrophile (kälteliebende)15oC bis 20oC; einige können bei 0oC wachsen.
b. Mesophile – wachsen am besten zwischen 25oC und 40 C; Die Temperatur des menschlichen Körpers beträgt 37oC.
c., thermophile (wärmeliebend)-50oC bis 60oC; gefunden in Komposthaufen und in kochenden Hotsprings.
3. Feuchtigkeit-nur die Sporen von sportbildenden Bakterien können in einer trockenen Umgebung in einem Ruhezustand existieren.
4. Hydrostatischer Druck-durch stehendes Wasser ausgeübter Druck (ex. seen, Ozeane usw.); einige Bakterien können nur in Umgebungen mit hohem hydrostatischen Druck überleben (z., Ozeantäler über 7000 Meter); diehoher Druck ist notwendig, um ihre Enzyme in der richtigen 3-D-Form zu halten; Ohne sie verlieren die Enzyme ihre Form und Denatur und die Zelle stirbt ab.
5. Tonizität (hypotonisch,hypertonisch, isotonisch) Die Verwendung von Salz als Konservierungsmittel bei der Härtung von Fleisch und die Verwendung von Zucker bei der Herstellung von Gelees basiert auf der Tatsache, dass eine hypertonische Umgebung das mikrobielle Wachstum tötet oder hemmt. Halophile (Salzliebhaber) bewohnen die Ozeane.
6., Radiation UV rays and gamma rays can causemutations in DNA and even kill microorganisms. Somebacteria have enzyme systems that can repair some mutations.
B. OxygenRequirements
1. strictor obligate anaerobes oxygenkills the bacteria; ex. Clostridium tetani
2. strict or obligate aerobes lackof oxygen kills the bacteria; ex. Pserdomonas
3., facultative anaerobes canshift their metabolism (anaerobic if oxygen is absent or aerobic if oxygen is present); ex. E. coli,Staphylococcus
4. aerotolerant thebacteria dont use oxygen, but oxygendoesnt harm them; ex. Lactobacillus
5. microaerophiles likelow oxygen concentrations and higher carbon dioxide concentrations; ex. Campylobacter
C., Ernährungsphysiologische (biochemische) Faktoren Nährstoffe, die von Mikroorganismen benötigt werden, umfassen:
Kohlenstoffhaltige Verbindungen werden als Energiequelle benötigt (ex. glukose) und Fürbausteine.
Stickstoff – benötigt für Aminosäuren und Nukleotide; einige können alle 20 Aminosäuren synthetisieren; andere müssen einige in ihrem Medium enthalten haben.,
Schwefel benötigt für Aminosäuren, Coenzyme,
Phosphorbenötigt für ATP, Phospholipide und Nukleotide
Vitamine ein Vitamin ist eine organische Substanz, die ein Organismus in kleinen Mengen benötigt unddas wird normalerweise als Coenzym verwendet; viele Bakterien machen ihre eigenen, aber einige sind erforderlichim Medium; Mikroben, die im menschlichen Darm leben, stellen Vitamin K her, das für die Blutgerinnung benötigt wird, und einige der B-Vitamine, was ihrem Wirt zugute kommt.
Bestimmte Trace-Elemente-ex., kupfer, eisen, zink, natrium, chlorid, kalium, kalzium usw.; oft dienen Ascofaktoren in enzymatischen Reaktionen.
A. Methoden zur Gewinnung von Reinkulturen (aculture, die nur 1 Organismenart enthält)
1. TheStreak Plate Methode-Bakteriensind auf einer sterilen Drahtschlaufe aufgenommen, und der Draht wird leicht entlang der Agaroberfläche bewegt, Ablagerung von Streifen von Bakterien auf der Oberfläche., Die Schleife wird geflammt und einige Bakterien werden bereits aus der Region aufgenommen und auf eine neue Region verteilt. Immer weniger Bakterien lagern sich ab, wenn der Streifen weitergeht, und die Schleife wird nach jedem Streifen geflammt. Einzelne Organismen (einzelne Zellen) lagern sich in der zuletzt gestreiften Region ab. Nach der Inkubation der Platte bei einem geeigneten Wachstumtemperatur für den Organismus, kleine Kolonien (jeweils aus einer einzigen Bakterienzelle abgeleitet)erscheinen. Die Schleife wird verwendet, um eine Portion aufzunehmenvon einer isolierten Kolonie und übertragen Sie es auf ein anderes Medium für die Studie., Die Verwendung von aseptischer Technik stellt sicher, dass das neuemedium wird Organismen einer einzigen Spezies enthalten. Wir machen das im Labor.
IV. CULTUREMEDIA
A. Medientypen
1. Syntheticmedium-Vorbereitungim Labor aus Materialien mit genauer oder einigermaßen genau definierter Zusammensetzung.
2. Complexmedium-enthält bestimmte einigermaßen vertraute Materialien, variiert jedoch geringfügig in der chemischen Zusammensetzung von Charge zu Charge (enthält Extrakte aus Rindfleisch, Hefen, Blut); ex., nährstoff-Agar, Nährstoff-Brühe
B. Selektive & DifferentialMedia (wir werden über diese im Detail im Labor lernen!)
1. Selektiv-eindas fördert das Wachstum einiger Bakterien, unterdrückt aber das Wachstum anderer.
2. Differential-hat einen Inhaltsstoff, der eine beobachtbare Veränderung des Mediums verursacht, wenn eine partikularbiochemische Reaktion auftritt (ex. eine farbe oder pH ändern).
C., Kontrolle des Sauerstoffgehalts von Sauerstoff
1. Candlejars derinokulierte Schlauch oder die Platte wird in ein Glas gegeben; eine Kerze wird angezündet, bevor das Glas verschlossen wird; die Brennkerze verwendet den Sauerstoff im Glas und fügt Kohlendioxid hinzu; wenn das Kohlendioxid die Flamme löscht, sind sie optimal für das Wachstum von Mikroorganismusendas erfordert kleine Mengen Kohlendioxid (ex. Neisseriagonorrhoeae)
2., Thioglycollatemedium-Sauerstoff-Bindemittel, das dem Medium zugesetzt wird, um zu verhindern, dass Sauerstoff toxische Wirkungen auf Anaerobier ausübt; Medien werden normalerweise in versiegelten Schraubkappenrohren abgegeben.
3. AnaerobicChamber (Brewer Jar) Acatalyst wird zu einem Reservoir im Deckel des Glases hinzugefügt. Dem Gas-Pak wird Wasser zugesetzt. Wasserwird in Wasserstoffgas und Kohlendioxid umgewandelt. Das Hydrogengas kann dann mit jedem Sauerstoff im Glas binden, um Wasser zu bilden. Ein methylenblauer Teststreifen ist in der Probe enthalten, um sicherzustellen, dass anaerobe Bedingungen erreicht werden., Wenn oxidiert (sauerstoff ist vorhanden) der streifen ist blau; wenn reduziert (kein sauerstoff), thestrip ist klar.
