نمو الخلايا البكتيرية - أوضح! (مع الشكل)
النمو الخلوي والتكاثر:
تنمو خلية بكتيريا فردية في الحجم ، عندما تكون الظروف البيئية مواتية لنموها. تنمو كل خلية لتضاعف حجمها تقريبًا (الشكل 2.15).
في حالة البكتيريا الكروية ، يتضاعف قطر الخلية ، بينما في غيرها ، تستطيل الخلية لمضاعفة طولها الأصلي.
يسمى هذا النمو "النمو الخلوي". بعد أن تصل خلية البكتيريا إلى ضعف حجمها تقسم إلى خليتين بواسطة عملية تسمى "الانشطار الثنائي". وهكذا ، يحدث تكاثر البكتيريا من خلال الانشطار الثنائي. يشير المصطلح binary إلى أن كل خلية بكتيريا أم تنقسم (الانقسام: الانقسام) إلى خليتين من البكتريا (ثنائية: ثنائية).
أثناء الانقسام ، ينمو غشاء الخلية والجدار الخلوي في وسط الخلية الأم إلى الداخل من الجانبين المعاكسين حتى يجتمع كل منهما الآخر ومن جدار تقسيم يسمى "الحاجز".
يقسم الحاجز الخلية إلى نصفين متساويين ، والتي في وقت لاحق يتم تثبيتها لتكوين خليتين جديدتين من أمهاتهما ، يتضاعف جزيء الحمض النووي إلى جزيئين متشابهين من الحمض النووي ، بحيث تتلقى كل خلية ابنة جزيء DNA واحد. كما تقسم المواد الخلوية الأخرى بالتساوي بين خليتي ابنتهما.
نمو البكتيريا:
في حالة النباتات والحيوانات الأعلى ، ينطوي النمو على زيادة في حجم الفرد. على الرغم من أن كل خلية بكتيرية تنمو أيضًا من خلال زيادة حجمها ، إلا أن هذا النمو الخلوي يصعب فهمه عادة ولا يكون له أهمية تذكر ؛ بدلا من ذلك هو عدد الخلايا المنتجة في نهاية فترة زمنية معينة ، والتي يمكن أن ينظر إليها ولها أهمية مؤكدة.
ذلك هو السبب؛ يتم تعريف "نمو البكتيريا" على أنها زيادة في عدد خلايا البكتيريا. يتم تعريف "معدل النمو" للبكتيريا والزيادة في عدد خلايا البكتيريا في وحدة الزمن. ويسمى الوقت اللازم لتضاعف عدد سكان البكتيريا بـ "وقت التوليد" أو "مضاعفة الوقت". ويتنوع ذلك بين البكتيريا من بضع دقائق إلى بضع ساعات.
النمو الأسي أو اللوغاريتمي:
مع نمو البكتيريا من خلال الانشطار الثنائي ، تنمو بكتيريا واحدة (1) لتصبح 1،2،4،8،16 وهكذا ، والتي يمكن التعبير عنها أيضا 1 × 2 0 ، 1 × 2 1 ، 1 × 2 2 ، 1 × 2 3 ، 1 × 2 4 ، ............................................. هذا النوع من النمو ، الذي يتضاعف فيه عدد الخلايا خلال كل وحدة زمنية (وقت التوليد) ، يسمى "النمو الأسي" أو "النمو اللوغاريتمي". النمو اللوغاريتمي أسرع بكثير من النمو الحسابي (1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ...) أو النمو الهندسي (1 ، 2 ، 4 ، 8 ، 16 ، 32 ...).
على الرغم من ذلك ، يبدو أنه يتبع النمو الهندسي ، بعد بضعة أجيال ينمو مثل 1 ، 10 ، 100 ، 1000 ، 10000 .......... (10 0 ؛ 10 1 ، 10 2 ، 10 3 ، 10 4 …… ..) لمن القيم اللوغاريتمية هي 0، 1، 2، 3، 4 ....... .. بالاحترام؟
إذا كان العدد الأولي للبكتيريا هو N 0 بدلاً من 1 ، ثم بعد عدد 'n' من الأجيال ، سيكون العدد النهائي للبكتيريا (N) N 0 x 2 n .
وبالتالي ، يمكن الحصول على العدد النهائي للبكتيريا باستخدام المعادلة التالية:
N = N 0 x 2 n
أين،
N: العدد النهائي للبكتيريا ،
N 0 : الرقم الأولي للبكتيريا و
N: عدد الأجيال.
تستمد المعادلة لمعرفة عدد الأجيال (ن) من المعادلة أعلاه على النحو التالي:
N = N 0 x 2 n
=> سجل N = سجل (N 0 × 2 ن ) (مع الأخذ في الاعتبار كل من الجانبين)
=> Log N = log N 0 + log 2 n (… log axb = log a + log b)
=> Log N = log N 0 + n log 2 (… log a x = x log a)
=> log N-log N 0 = n log 2
=> N log 2 = log N-log N 0
=> n = log N-log N 0 / log 2
n = 3.3 (log N - log N 0 )
منحنى النمو:
نمو البكتيريا يحدث في أربع مراحل على النحو المبين أدناه. تعطي قطعة من سجل عدد البكتيريا مقابل الوقت منحنى نموذجي يسمى "منحنى النمو" (الشكل 2.16).
1. لاغ المرحلة:
عندما يتم تلقيح لقاح من البكتريا في وسط زراعة مناسب ، لا يبدأ نمو لوغاريتمي طبيعي عادة. بدلا من ذلك يبدأ بعد مرور بعض الوقت. يسمى هذا الفاصل الزمني بين التلقيح وبداية النمو اللوغاريتمي الطبيعي للبكتيريا "مرحلة التخلف".
خلال هذه الفترة ، تتأقلم البكتيريا مع البيئة الجديدة لوسط الاستزراع الطازج ، الذي لا يتشابه مع البيئة التي تم أخذها منها. في هذه المرحلة ، تنمو البكتيريا ببطء شديد من خلال الانقسام بواسطة الانشطار الثنائي. لذلك ، في منحنى النمو ، فإن مرحلة التأخر تنحدر إلى الأعلى قليلاً فقط.
عادة لا تحدث مرحلة التأخر ، إذا أخذت اللقاح من ثقافة متنامية بشكل كبير ، ويتم تلقيحها في وسط استزراع طازج شبيه بذلك ، حيث يتم أخذها والحفاظ عليها في ظل ظروف نمو مماثلة.
2. مرحلة الدخول (المرحلة الأسية):
خلال هذه الفترة ، تنمو البكتيريا في أسرع معدل بطريقة لوغاريتمي (أسي). أقصى نمو يحدث خلال هذه المرحلة. لا يزال وقت الجيل ومعدل النمو ثابتًا تقريبًا. لذلك ، في منحنى النمو ، تظهر مرحلة السجل ارتفاعًا حادًا من نهاية مرحلة التأخر.
3. المرحلة الثابتة:
في المرحلة الثابتة ، يبقى عدد الخلايا في الثقافة ثابتًا تقريبًا. النمو المطرد غير المحدود مستحيل ويمكن مقارنته بقصة المتسول الضعيف الذي يجعل أحمق الملك يسأل عن الصدقات البسيطة. مضاعفة مباراة العصي كل يوم لمدة عام ابتداء من واحد. (1،2،4،8،16،32،64،128،256،512،1024، 2048،4096،8192،16384، 32768، 65536،131072،262144،5 24288، 1048576، 2097152، 4194304، 8388608،16777216، 3354432، 6708864، 13417728 ، 26835456 ، 53670912 ، .............. فقط في شهر واحد).
وقد حسبت أيضًا أن البكتيريا التي تزن 10-12 غرامًا فقط ولديها وقت جيل يبلغ 20 دقيقة ، إذا نمت بسرعة أكبر من 48 ساعة ، فإنها ستنتج عددًا من السكان يزن حوالي 4000 مرة وزن الأرض.
لا يستمر النمو المتسارع إلى أجل غير مسمى ويتوقف بعد مرور بعض الوقت بسبب سببين: أ) يصبح وسط الاستزراع مغمورًا بالسكان لدرجة أنه يتم استخدام العناصر الغذائية الأساسية الموجودة به وتصبح غير متوفرة بعد فترة زمنية وب) نظرًا للإفراط في عدد السكان ، تتراكم مستقلبات النفايات السامة التي تنتجها البكتيريا إلى مستويات مثبطة.
هذه تؤدي إلى بداية موت خلايا البكتيريا في الثقافة. على الرغم من أن الخلايا تتكاثر عن طريق الانشطار الثنائي ويستمر النمو دون هوادة ، فإن عدد الخلايا المنتجة يساوي تقريباً عدد الخلايا التي تموت. هذا يؤدي إلى مرحلة ثابتة.
4. تراجع المرحلة (مرحلة الموت):
في هذه المرحلة ، يتناقص عدد خلايا البكتيريا في الثقافة. مع تراكم المزيد والمزيد من الأيضات السامة في المتوسط ، تبدأ المزيد والمزيد من الخلايا في الموت. هذا يؤدي إلى موت خلايا أكثر مما ينتج. ونتيجة لذلك ، يقل عدد الخلايا. تحدث مرحلة الوفاة بشكل كبير (لوغاريتمي) ، ولكن بمعدل أبطأ بكثير من معدل النمو الأسي.
