البكتيريا: النمو والدورة الخلوية من البكتيريا

قراءة هذه المادة لمعرفة المزيد عن النمو ودورة الخلية من البكتيريا!

نمو البكتيريا:

عندما يتم تلقيح خلية بدائية النواة في وسط (وضعها على أو في) ، تحتوي على جميع المكونات الأساسية للنمو ، فإن الخلية سوف: تراكم المغذيات. تجميع مكونات الخلية الجديدة ؛ تنمو في الحجم تكرار المادة الوراثية الخاصة بها ؛ وضع جدار خلوي جديد وفي النهاية ، تقسم إلى قسمين.

وبالتالي تصبح إحدى الخلايا اثنين ، وبعد فترة زمنية أخرى ، تصبح هذه الفجوة أربعة. يسمى هذا النوع من الانقسام الخلوي بالانشطار الثنائي ويسمى هذا النوع من النمو المزدوج النمو المتسارع.

إن مجموعة من بدائيات النواة تنمو ، سوف تتضاعف هذه الطريقة خلال فترة زمنية معينة تسمى جيل أو زمن مضاعف.

زمن التوليد (g) = time (t) / عدد الأجيال (n)

يمكن حساب عدد الأجيال ، إذا كان الرقم الأصلي (N ₀ ) والرقم النهائي (N) من الخلايا معروفًا ، باستخدام الصيغة n = 3.3 (log N - log N ₀ )

يعبر عن المعدل الذي ينمو فيه عدد السكان (عدد الأجيال لكل وحدة زمنية) كمتوسط ​​، أو ثابت معدل نمو محدد ، ويتم قياس ذلك باستخدام المعادلة التالية:

متوسط ​​معدل النمو (μ) = 0.69 / جم

من هذه الصيغة يمكن أن نرى أنه مع زيادة معدل النمو المحدد ، فإن وقت التوليد سينخفض.

يعتمد معدل نمو البكتيريا وتقسيمها على طبيعة الميكروب ، ومكونات الوسط الذي تنمو فيه ، والظروف البيئية. على سبيل المثال ، E. coli ، عندما تنمو في وسط غني ، مع الكثير من التهوية عند 37 درجة مئوية قادرة على تقسيم كل 20 دقيقة.

ينخفض ​​هذا المعدل للخلية ، إذا تم وضع بدائيات النواة في وسط دنيا حيث يتطلب الأمر تركيب سلائف جزيئية أساسية مثل الأحماض الأمينية والقواعد. وعلى النقيض من ذلك ، فإن المتفطرة السلية قد تضاعف حدها الأقصى حوالي 18 ساعة وتستغرق وقتًا أطول من كولاي ، على سبيل المثال ، لتشكيل مستعمرات على صفيحة أجار.

دورة الخلايا البكتيرية:

يسمى تسلسل الأحداث الممتد من تشكيل خلية جديدة إلى التقسيم التالي بدورة الخلية. في هذه الدورة ، تنمو خلية الإشريكية القولونية بطولها ، مع تغير طفيف في القطر ، حتى تصل إلى "حجم حرج ، ضعف طول خلية الوحدة.

يبدأ الانقسام الخلوي: يتم تشكيل حلقة مقلصية في وسط الخلية ، وتقوم بروتينات التفسخ بتجميع جدار خلوي جديد وتتكون خليتان جديدتان ، كل منهما يحتوي على نسخة واحدة على الأقل من الحمض النووي البكتيري. وبالتالي ، خلال هذا الوقت ، يجب تركيب نسخة من الكروموسوم واثنين ، كروموزومات معزولة في خليتين من النسل.

يحدث تكرار الحمض النووي خلال مرحلة C (تضاعف الكروموسومات) ويحدث الفصل الكروموسوم في مرحلة G (الفجوة) ، والتي قد تكون ذات طول متغير. لا تزال الآلية التي يتم فيها فصل الكروموسومات غير واضحة. وأخيرًا ، يتم وضع الجدار (الحاجز) بين الكروموسومين وتنقسم الخلية إلى قسمين (طور D). يجب تنسيق تقسيم الخلية وتكرار الحمض النووي.

ويعتمد بدء تكرار الحمض النووي (DNA) في الأصل (oriC) ، وهو عبارة عن سلسلة قصيرة من الأدينين والتغني الثمين ، على الخلية التي تصل إلى الكتلة الحرجة (كتلة البدء) ويتطلب عددًا من عوامل البدء بالبروتين.

ومع ذلك ، يتم التحكم في الفصل والفصل بين الحمض النووي عن طريق طول الخلية التي يجب أن تصل إلى طول عتبة معين قبل أن يتم تقسيم الكروموسومات وتبدأ الانقسام الخلوي. هناك العديد من العوامل الخلوية والبيئية تتحكم في العملية.

نمو سريع:

عندما تكون ظروف النمو مواتية ، يمكن أن تنمو E. coli مع "وقت تولد حوالي 20 دقيقة. ومع ذلك ، فإن الوقت المستغرق لتجميع نسخة كاملة من كروموسوم E. coli هو 40 دقيقة ، في ظل الظروف المثلى ، والفصل بين الحمض النووي والقسمة يأخذ 20 دقيقة أخرى.

وبالتالي ، يجب أن تكون أقصر دورة خلية ، وبالتالي ، وقت التوليد لإي كولاي 60 دقيقة. قطعا هذه ليست القضيه. لكي تنقسم الخلايا أسرع من كل 60 دقيقة ، يجب أن يبدأ تكرار الحمض النووي في دورة واحدة وينتهي في أخرى

عندما تنمو الخلايا بسرعة (وقت التوليد <60 دقيقة) ، يحدث التكاثر ، كالمعتاد ، ينتج شوكتين متماثلتين تحركان ثنائية الاتجاه حول الكروموسوم إلى نقطة النهاية.

ومع ذلك ، فإن الأصول على هذه السواحل الجديدة تبدأ بعد ذلك جولات إضافية من النسخ المتماثل قبل انتهاء الجولة السابقة من تكرار الحمض النووي. وهكذا ، عندما يحدث الانقسام الخلوي يتكرر بالفعل الحمض النووي في الخلايا البنت. وكلما كان معدل نمو الخلية أسرع ، تتشكل أكثر شوكات النسخ المتماثل بحيث يكون للحمض النووي في الخلايا الجديدة شوك متعددة مكررة.

النمو في ثقافة الدفعة:

إن أفضل طريقة لإنتاج أعداد كبيرة من الميكروبات هي زرعها في وسط سائل ، وتسمى التقنية التي استخدمناها باستزراع الخلائط ، حيث يتم تلقيح الخلايا في قوارير من وسيط مناسب وتنمو عند درجة حرارة مناسبة ودرجة تهوية. تظهر بدائيات النواة المزروعة بهذه الطريقة نمطًا معينًا من النمو يُشار إليه باسم منحنى نمو البكتيريا.

يتم قياس عدد الخلايا البكتيرية القابلة للحياة بمرور الوقت ويتم رسمها كرسومات بيانية لأرقام خلايا السجل القابلة للتطبيق ₁₀ مع الزمن. هذا ما يسمى مؤامرة شبه لوغاريتمي. يستخدم مقياس لوغاريتمي لرسم نمو بدائية النواة بسبب الأعداد الكبيرة للخلايا المنتجة وللكشف عن الطبيعة المتسارعة للنمو الميكروبي.

إذا تم استخدام مقياس حسابي لرسم "الزيادة في عدد الخلايا ، فسيظهر منحنى تدرج متزايد. يتم تحويل هذا إلى خط مستقيم عند استخدام مقياس لوغاريتمي. يمكن قراءة وقت التوليد ل prokaryote مباشرة من الرسم البياني. يكشف منحنى نمو بدائية النواة عن أربع مراحل للنمو.

أنا. المرحلة المتأخرة:

عندما يتم تطعيم البكتيريا لأول مرة في وسيط هناك فترة لا يحدث فيها نمو. خلال هذه المرحلة ، تتكيف الخلايا مع البيئة الجديدة ، وتقوم بتوليف إنزيمات جديدة كما هو مطلوب وزيادة حجم الخلية الجاهزة للانقسام الخلوي.

طول هذا الوقت يعتمد على طبيعة اللقاح. إذا جاء هذا من ثقافة جديدة في نفس الوسط ، ستكون مرحلة التأخر قصيرة ، ولكن إذا كان اللقاح قديمًا أو تم تغيير الوسيط (خاصة البكتيريا المتحركة من وسط غني إلى واحد فقير) فإن مرحلة التأخر ستكون أطول .

ثانيا. المرحلة الأسية (اللوغاريتمية):

بمجرد أن تبدأ بدائيات النواة بالانقسام ، تزداد أعدادها بمعدل ثابت يعكس زمن توليد (مضاعفة) prokaryote. وينظر إلى هذا على أنه خط مستقيم في هذا الجزء من الرسم البياني.

ثالثا. مرحلة ثابتة:

مع زيادة بدائيات النواة في الأرقام ، فإنها تستخدم جميع العناصر الغذائية المتاحة و'تراكم مثبطات النمو. في نهاية المطاف يتم الوصول إلى نقطة حيث لا يوجد زيادة صافية في أرقام الخلايا ، ينظر إليها على أنها تسطيح من منحنى النمو. خلال هذه الحالة من التوازن ، لا تزال الخلايا تعمل. هناك بعض الموت الخلوي المتوازن ببعض الكميات الصغيرة من الانقسام الخلوي الخاضع للرقابة.

د. مرحلة الموت:

بعد فترة من الوقت يصبح معدل الموت الخلوي أكبر من انقسام الخلية وعدد الخلايا القابلة للحياة. الخلايا lyse وثقافة تصبح أقل العكارة.

قفل وآخرون. (1965) قد اقترحت مصطلحات مختلفة لمراحل النمو هذه. استخدموا "tropophase" للمرحلة السجل و "idiophase" للمرحلة الثابتة من ثقافة دفعة. يُعرف منحنى النمو النموذجي هذا باسم "منحنى النمو السيني".