ما هو منحنى النمو البكتيري؟ الخصائص الرئيسية

ال منحنى النمو البكتيري إنه تمثيل بياني لنمو البكتريا مع مرور الوقت. يعد تحليل كيفية نمو الثقافات البكتيرية أمرًا ضروريًا للعمل مع هذه الكائنات الحية الدقيقة.

لهذا السبب ، طور علماء الأحياء المجهرية أدوات تسمح لهم بفهم نموهم بشكل أفضل.

بين الستينيات والثمانينيات ، كان تحديد معدلات النمو البكتيري أداة مهمة في مختلف التخصصات ، مثل علم الوراثة الميكروبية والكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية وعلم وظائف الأعضاء الميكروبية.

في المختبر ، تزرع البكتيريا عادة في مرق المغذيات الموجود في أنبوب أو على طبق أجار.

تعتبر هذه المحاصيل أنظمة مغلقة بسبب عدم تجديد العناصر الغذائية وعدم التخلص من النفايات.

في ظل هذه الظروف ، يزداد عدد الخلايا بشكل متوقع ومن ثم يتناقص.

مع نمو السكان في نظام مغلق ، فإنه يتبع نمطًا من المراحل يسمى منحنى النمو.

4 مراحل نمو البكتيريا

تنتج بيانات فترة النمو البكتيرية عادة منحنى مع سلسلة من المراحل المحددة جيدًا: مرحلة التكيف (التأخر) ، مرحلة النمو الأسي (السجل) ، المرحلة الثابتة ومرحلة الموت.

1- مرحلة التكيف

تعتبر مرحلة التكيف ، والتي تعرف أيضًا باسم مرحلة التأخر ، فترة ثابتة نسبيًا في الرسم البياني ، حيث يبدو أن السكان لا ينموون أو ينمو بوتيرة بطيئة جدًا.

يتأخر النمو بشكل رئيسي لأن الخلايا البكتيرية الملقحة تتطلب فترة من الوقت للتكيف مع البيئة الجديدة.

في هذه الفترة تكون الخلايا مستعدة للتكاثر. هذا يعني أنه يجب عليهم تجميع الجزيئات اللازمة لتنفيذ هذه العملية.

خلال هذه الفترة من التأخير في الإنزيمات ، يتم تصنيع الريبوسومات والأحماض النووية اللازمة للنمو ؛ يتم إنشاء الطاقة أيضا في شكل ATP. يختلف طول فترة التأخير قليلاً من مجموعة إلى أخرى.

2- المرحلة الأسية

في بداية مرحلة النمو الأسي ، تهدف جميع أنشطة الخلايا البكتيرية إلى زيادة كتلة الخلية.

في هذه الفترة تنتج الخلايا مركبات مثل الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات ، وهي لبنات بناء البروتينات والأحماض النووية ذات الصلة..

خلال المرحلة الأسية أو اللوغاريتمية ، تنقسم الخلايا بمعدل ثابت وتزداد أعدادها بنفس النسبة المئوية خلال كل فاصل.

مدة هذه الفترة متغيرة ، وسوف تستمر طالما أن الخلايا تحتوي على العناصر الغذائية والبيئة مواتية.

نظرًا لأن البكتيريا أكثر عرضة للمضادات الحيوية والمواد الكيميائية الأخرى خلال هذا الوقت من التكاثر النشط ، فإن المرحلة الأسية مهمة جدًا من الناحية الطبية.

3- المرحلة الثابتة

في المرحلة الثابتة ، يدخل السكان في نمط البقاء حيث تتوقف الخلايا عن النمو أو تنمو ببطء.

يتم تسوية المنحنى لأن معدل موت الخلية يوازن بين معدل ضرب الخلية.

سبب الانخفاض في معدل النمو هو استنزاف العناصر الغذائية والأكسجين وإفراز الأحماض العضوية وغيرها من الملوثات الكيميائية الحيوية في وسط النمو وكثافة أعلى للخلايا (المنافسة).

يختلف الوقت الذي تبقى فيه الخلايا في الطور الثابت حسب الأنواع والظروف البيئية.

لا تزال بعض مجموعات الكائنات الحية في الطور الثابت لعدة ساعات ، بينما يظل البعض الآخر لعدة أيام.

4- مرحلة الموت

مع تكثيف العوامل المحددة ، تبدأ الخلايا في الموت بمعدل ثابت ، وتهلك حرفيًا في نفاياتها. يميل المنحنى الآن لدخول مرحلة الموت.

تعتمد السرعة التي تحدث بها الوفاة على المقاومة النسبية للأنواع ومدى تسمم الظروف ، لكنها أبطأ بشكل عام من مرحلة النمو الأسي.

في المختبر ، يستخدم التبريد لتأخير تقدم مرحلة الوفاة ، بحيث تظل المحاصيل قابلة للحياة لأطول فترة ممكنة.

مراجع

1. Hall، B. G.، Acar، H.، Nandipati، A.، & Barlow، M. (2013). معدلات النمو أصبحت سهلة. البيولوجيا الجزيئية والتطور, 31(1) ، 232-238.
2. هوغ ، س. (2005). علم الأحياء الدقيقة الأساسية.
3. Nester، E.W.، Anderson، D.G، Roberts، E.C، Pearsall، N.N & & Nester، M.T (2004). علم الأحياء الدقيقة: منظور الإنسان (الطبعة الرابعة).
4. Talaro، K. P.، & Talaro، A. (2002). أسس في علم الأحياء الدقيقة (الطبعة الرابعة).
5. Zwietering، M.، Jongenburger، I.، Rombouts، F.، & Van Riet، K. (1990). نمذجة منحنى النمو البكتيري. علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي, 56(6) ، 1875-1881.