Crescita batterica curva, fasi, fattori

Lui Crescita batterica È un processo complesso che implica molte reazioni biochimiche che si traducono nella divisione cellulare batterica. Se dovessimo definirlo in modo più preciso, diremmo che si tratta di un aumento del numero di batteri di una popolazione, non delle dimensioni di ogni singolo batterio.

I batteri sono organismi procariotici, privi di nuclei o qualsiasi altro compartimento membrano intracellulare. Sono organismi unicellulari e microscopici, distribuiti naturalmente in tutti gli ecosistemi della biosfera: in terreni, corpi idrici, animali, piante, funghi, ecc.

Cultura di Klebsiella pneumoniae nell'agar MacConkey

Rispetto a molti eucarioti, i batteri generalmente si diffondono molto più velocemente, il che può verificarsi sia nel contesto naturale di ciascuna specie che in ambienti sperimentali controllati (In vitro).

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Come si verifica la divisione cellulare nei batteri?

Come nel resto degli organismi cellulari, la divisione cellulare nei batteri è un processo che si verifica sotto un controllo rigoroso, sia spaziale che temporale, che include:

- Replicazione o duplicazione del DNA (materiale genetico)

- la sua distribuzione tra le due future cellule figlie (poli opposti della cellula che è divisa)

- La separazione delle due celle risultanti grazie alla formazione di un "setto" o di una parete media nella cellula che è divisa

In questi organismi, tale divisione cellulare è nota come fissione binaria ed è il processo che porta all'aumento del numero di individui batterici in una popolazione, cioè alla crescita batterica.

Poiché ogni cella durante la divisione deve raddoppiare il suo materiale genetico e, di conseguenza, aumentare le sue dimensioni, ciò implica che la fissione binaria è un evento biochimicamente attivo, che merita investimenti energetici, vale a dire reazioni di sintesi e reazioni di degradazione.

La crescita di una popolazione batterica può essere grafica poiché l'aumento del numero di cellule a seconda del tempo e quel grafico disegna una curva chiamata "curva di crescita batterica", in cui si distinguono diverse fasi in cui vengono forniti processi caratteristici diversi.

Curva di crescita batterica

Illustrazione di un batterio

Molti autori hanno descritto la crescita di una popolazione batterica come un processo esponenziale o geometrico, poiché ogni ciclo di divisione (noto anche come generazione) fa sì che quella di 1 cellula iniziale sorga 2, dopo che questi due sono sorti 4, quindi 8, successivamente 16 e così via.

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Il tempo necessario per la formazione di ciascuna di queste generazioni è noto, quindi, poiché il tempo di generazione o il tempo di duplicazione, che può essere facilmente calcolato, che è generalmente costante e quasi sempre specifico delle specie.

Per E. coli, Ad esempio, uno degli organismi modello tra i procarioti, il tempo di duplicazione è di circa 20 minuti, mentre altre specie come Clostridium perfringens O Mycobacterium tuberculosis Hanno tempi di duplicazione di 10 minuti e più di 12 ore, rispettivamente.

Micrografia di batteri elettronici Escherichia coli

È importante menzionare che il tempo di generazione e, quindi, la crescita batterica, può essere alterata dalla dipendenza da vari fattori, di cui parleremo in seguito.

Qual è la curva di crescita batterica?

L'illustrazione di una tipica curva di crescita batterica in cui sono osservate le fasi di latenza, esponenziale, stazionario e morte

Nel corso degli anni, gli scienziati sono riusciti a descrivere il fenomeno della crescita batterica usando metodi grafici, ed è così che ha visto la luce ciò che sappiamo oggi come curva di crescita batterica.

Questa curva non è altro che uno spettacolo di grafici.

Generalmente, tutti i batteri coltivati ​​sperimentalmente In vitro a cui vengono forniti tutti i nutrienti necessari per crescere presentano un modello di crescita simile, che può essere facilmente osservato quando la curva di crescita è grafica.

In questa curva di crescita, si distinguono diverse fasi o fasi, che sono molto caratteristiche e per le quali i microbiologi hanno raggiunto spiegazioni biologiche plausibili.

Fasi di crescita batterica

Fotografia di due piastre di Petri con un mezzo sequestrato e una cultura batterica solida (immagine WikiImage su WWW.Pixabay.com)

Come abbiamo già detto, una popolazione di batteri cresce esponenzialmente, quindi le curve di crescita del grafico su scala logaritmica.

Poiché il comportamento durante la crescita batterica non è uniforme, cioè non descrive una linea retta sempre in aumento, in una tipica curva di crescita si osservano quattro fasi, che sono note come:

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- fase di latenza (Ritardo)

- fase esponenziale o logaritmica (tronco d'albero)

- Fase stazionaria

- Declino o fase di morte

Latenza o fase di fase Ritardo

Per iniziare una coltura batterica, inizia da un piccolo inoculo cellulare. Quando questo inoculo viene introdotto in un mezzo di coltura fresca completa, cioè con tutti i nutrienti necessari per crescere alle specie batteriche date, inizialmente non si osservano cambiamenti nel numero di individui.

È stato dimostrato che durante questa fase di "latenza", in cui non sembra esserci una crescita cellulare, i batteri aumentano le loro dimensioni e sono metabolicamente molto attivi, poiché stanno sintetizzando acidi nucleici, proteine ​​ed enzimi, ecc.

La durata di questa fase nel tempo dipende da alcuni fattori intrinseci della popolazione e da alcuni fattori ambientali. Per esempio:

- Dimensione iniziale dell'inoculo

- delle precedenti condizioni ambientali dell'inoculo

- di tempo per sintetizzare gli elementi necessari per la divisione

Fase esponenziale o logaritmica (tronco d'albero)

Quando i batteri sono pronti per iniziare a dividere un aumento esponenziale del numero di celle per unità di volume per unità di tempo. Sono quindi nella fase esponenziale o logaritmica della curva.

Durante questa fase si ritiene che la maggior parte dei batteri sta attraversando eventi di fissione binaria a una velocità costante ed è in questa fase che gli scienziati calcolano il tempo di duplicazione.

Come tutte le fasi della crescita batterica, la fase esponenziale o logaritmica e il tempo di duplicazione di una popolazione dipendono non solo dalle specie, ma anche da quei batteri nel terreno di coltura trovano tutti i nutrienti necessari e le condizioni appropriate per la sua crescita.

Fase stazionaria

La crescita esponenziale dei batteri non è infinita e questo perché il terreno di coltura, che è un sistema di crescita chiuso, prima o poi si esaurisce i nutrienti (i batteri consumano tutto).

Oltre ai nutrienti, un aumento del numero di cellule in un volume costante (aumento della concentrazione cellulare) è anche sinonimo di un aumento della concentrazione di metaboliti o di prodotti di scarto che possono avere effetti inibitori sulla crescita.

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Un numero maggiore di cellule in uno spazio finito implica anche che alla fine non ci sarà abbastanza spazio per più cellule, il che si traduce in inibizione della crescita.

In questa fase, chiamata fase stazionaria, alcune cellule continuano a dividersi, ma altre iniziano a morire a un ritmo simile, quindi la curva è appiattita.

Declino o fase di morte

Dopo la fase stazionaria, che si osserva come a piatto Nella curva di crescita, la fase di morte o declino continua, dove i batteri iniziano a morire e la curva subisce un declino.

Durante la fase di morte i batteri muoiono esponenzialmente, quindi è considerato uno stadio "inverso" che la fase esponenziale.

Fattori che influenzano la crescita batterica

Ci sono numerosi fattori che influenzano la crescita batterica, molti dei quali si sono collegati all'ambiente in cui crescono.

Come tutti gli organismi viventi, i batteri hanno bisogno di determinate condizioni "di base" per sopravvivere, che vanno oltre il cibo. Pertanto, possiamo elencare alcuni dei principali fattori che possono alterare o influenzare la comparsa di una curva di crescita batterica:

- La composizione del terreno di coltura: in termini di fonti di carbonio e in termini di elementi essenziali

- Il pH

- la temperatura media

- La concentrazione di ioni e minerali

- La concentrazione di gassa

- Disponibilità dell'acqua

- La quantità di cellule

- La presenza di metaboliti

- La presenza di antibiotici e altre sostanze potenzialmente battericide

Riferimenti

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