Multiplicarea Bacteriilor

DINAMICA MULTIPLICĂRII BACTERIILOR ÎN CULTURI

Se cunosc relativ puţine date legate de dinamica multiplicării populaţiilor bacteriene în natură.

Multiplicarea în condiţii experimentale (de laborator sau industriale) este destul de bine cunoscută.

Există două tipuri principale de culturi bacteriene:

1. culturile discontinue (în mediu de cultură nereînnoit); se pot realiza în două variante: asincrone şi sincrone

2. culturile continue în mediu de cultură reînnoit continuu.

CULTURILE DISCONTINUE ASINCRONE

Creşterea bacteriilor este limitată la un volum fix de mediu care nu este reînnoit.

De cele mai multe ori compoziţia mediului este modificată de acumularea produşilor de metabolism, putând deveni la un moment dat necorespunzător pentru creştere.

Acest gen de cultivare este folosit curent în laborator, având însă o serie de dezavantaje.

Curba de creştere (evoluţia) unei populaţii bacteriene

Curba de creştere prezintă patru faze principale:

faza de lag

faza de creştere exponenţială (logaritmică),

faza staţionară

faza de declin.

Faza de lag (engl. to lag = a întârzia)

Numită şi fază de latenţă sau de creştere zero reprezintă perioada de timp în care bacteriile introduse într-un mediu de cultură se acomodează noilor condiţii, au o activitate metabolică intensă (în special sinteză de enzime) şi încep să se multiplice.

În cursul acestei faze, numărul bacteriilor din inocul rămâne constant, cultura nefiind vizibilă macroscopic.

Faza de latenţă este facultativă, apariţia ei depinzând de doi factori principali: vârsta bacteriilor inoculate şi adaptarea enzimatică a acestora.

Vârsta bacteriilor inoculate

În cazul însămânţării celulelor tinere, de câteva ore, într-un mediu nou, faza de lag este extrem de scurtă.

În cazul culturilor bătrâne, la care creşterea a încetat de mult, este necesar un timp mai lung pentru ca celulele din inocul să-şi refacă sistemele enzimatice şi metaboliţii necesari creşterii.

Adaptarea enzimatică a bacteriilor inoculate

În cazul însămânţării celulelor tinere, aflate în faza de creştere exponenţială (logaritmică), într-un mediu de cultură nou, cu o compoziţie identică cu cel în care au fost cultivate bacteriile din inocul, ele se multiplică spontan, durata fazei de latenţă fiind foarte scurtă.

Perioada de lag este prelungită în cazul transferului unor celule cultivate dintr-un mediu bogat într-un mediu sărac în nutrienţi, deoarece celulele trebuie să-şi formeze întregul set de enzime, necesar sintezei tuturor metaboliţilor esenţiali.

Dacă noul mediu de cultură are o compoziţie chimică total diferită de cea a mediului din care provin bacteriile însămânţate, faza de lag este foarte lungă deoarece majoritatea celulelor nu se pot multiplica pentru că nu găsesc factorii de creştere indispensabili.

Perioada de lag este necesară şi în cazul celulelor lezate de efectul unor agenţi chimici (radiaţii, căldura) sau chimici, datorită timpului necesar reparaţiei celulare.

La sfârşitul acestei faze, celulele bacteriene cresc foarte mult ca mărime (unele îşi pot dubla sau tripla dimensiunea) şi au un conţinut mărit în proteine, ARN şi fosfor

Faza de creştere exponenţială (logaritmică) = fază de log

Se caracterizează prin multiplicarea continuă a bacteriilor.

Rata de creştere la început se măreşte progresiv, devenind maximă şi constantă (μ = max.), iar durata generaţiei atinge un minimum constant.

Mortalitatea celulară este nulă, numărul total de celule este egal cu numărul de celule viabile.

În faza de log celulele au cea mai intensă activitate metabolică, aceasta reprezentând perioada de vârf a activităţii şi eficienţei în practica industrială.

S-a constatat o sensibilitate mărită a celulelor aflate în faza de creştere exponenţială la acţiunea agenţilor fizici şi chimici.

De exemplu, radiaţiile şi numeroase substanţe antimicrobiene (penicilina) îşi exercită efectul, interferând cu una din etapele importante ale procesului de creştere, fiind mai nocive pentru celulele aflate în această fază.

Durata fazei exponenţiale (câteva ore) este limitată, datorită factorilor limitanţi care apar în mediul de cultură.

În culturile discontinue, la care sursa de C, N, energie scade sub nivelul care asigură creşterea maximă sau este pe cale de a fi epuizată, se înregistrează o perioadă de încetinire a ritmului de creştere.

În cazul culturilor continue este posibilă menţinerea unei populaţii în faza exponenţială de creştere, indefinit.