[NEW] | การสืบพันธุ์ของแบคทีเรีย – NATAVIGUIDES

แบคทีเรียที่มีชีวิตนิวเคลียสที่มากที่สุดทำซ้ำโดยกระบวนการกะเทยของสองเซลล์จุลินทรีย์เหล่านี้แพร่พันธุ์อย่างรวดเร็วด้วยอัตราเอ็กซ์โปเนนเชียลภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย เมื่อปลูกในวัฒนธรรมรูปแบบการเติบโตที่คาดเดาได้ของประชากรแบคทีเรียจะเกิดขึ้น รูปแบบนี้สามารถแสดงกราฟิกเป็นจำนวนของเซลล์ที่มีชีวิตของประชากรในช่วงเวลาและเป็นที่รู้จักกันเป็นเส้นโค้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียวัฏจักรการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในเส้นโค้งการเจริญเติบโตประกอบด้วยสี่ขั้นตอน ได้แก่ ความล่าช้าเอกซ์โพเนนเชียล (บันทึก) การหยุดนิ่งและการตาย

ประเด็นสำคัญ: เส้นโค้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

• เส้นโค้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียแสดงถึงจำนวนเซลล์ที่มีชีวิตในประชากรแบคทีเรียในช่วงเวลาหนึ่ง
• เส้นโค้งการเติบโตมีสี่ขั้นตอนที่แตกต่างกัน ได้แก่ ความล่าช้าเลขชี้กำลัง (บันทึก) การหยุดนิ่งและความตาย
• ระยะเริ่มต้นคือระยะล้าหลังที่แบคทีเรียมีการเผาผลาญ แต่ไม่แบ่งตัว
• เฟสเอกซ์โพเนนเชียลหรือล็อกเฟสเป็นช่วงเวลาของการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล
• ในระยะหยุดนิ่งการเจริญเติบโตจะมาถึงที่ราบสูงเนื่องจากจำนวนเซลล์ที่กำลังจะตายเท่ากับจำนวนเซลล์ที่แบ่งตัว
• ระยะการตายมีลักษณะการลดลงของจำนวนเซลล์ที่มีชีวิต

แบคทีเรียต้องการเงื่อนไขบางประการสำหรับการเจริญเติบโตและเงื่อนไขเหล่านี้ไม่เหมือนกันสำหรับแบคทีเรียทั้งหมด ปัจจัยต่างๆเช่นออกซิเจน pH อุณหภูมิและแสงมีผลต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ปัจจัยเพิ่มเติม ได้แก่ ความดันออสโมติกความดันบรรยากาศและความพร้อมของความชื้น เวลาในการสร้างประชากรแบคทีเรียหรือเวลาที่ประชากรเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าแตกต่างกันไปในแต่ละชนิดและขึ้นอยู่กับความต้องการในการเจริญเติบโตที่ดีเพียงใด

ขั้นตอนของวัฏจักรการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

เส้นโค้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียแสดงถึงจำนวนเซลล์ที่มีชีวิตในประชากรในช่วงเวลาหนึ่ง

Michal Komorniczak / มีเดียคอมมอนส์ / CC BY-SA 3.0

โดยธรรมชาติแล้วแบคทีเรียจะไม่พบกับสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์แบบสำหรับการเจริญเติบโต ดังนั้นสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสิ่งแวดล้อมจึงเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา อย่างไรก็ตามในห้องปฏิบัติการเงื่อนไขที่เหมาะสมสามารถพบได้โดยการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมการเพาะเลี้ยงแบบปิด ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้สามารถสังเกตรูปแบบเส้นโค้งของการเจริญเติบโตของแบคทีเรียได้

อัตราการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียหมายถึงจำนวนของเซลล์ที่มีชีวิตในประชากรแบคทีเรียในช่วงเวลาที่

การเจริญเติบโตของแบคทีเรียและออกซิเจน

Campylobacter jejuni ซึ่งแสดงไว้ที่นี่เป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ต้องการออกซิเจนลดลง C. jejuni เป็นแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคกระเพาะและลำไส้อักเสบ

Henrik Sorensen / The Image Bank / Getty Images

แบคทีเรียเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโต สภาพแวดล้อมนี้ต้องเป็นไปตามปัจจัยต่างๆที่สนับสนุนการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ปัจจัยดังกล่าว ได้แก่ ความต้องการออกซิเจน pH อุณหภูมิและแสง ปัจจัยเหล่านี้แต่ละอย่างอาจแตกต่างกันสำหรับแบคทีเรียที่แตกต่างกันและ จำกัด ประเภทของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมเฉพาะ

แบคทีเรียสามารถแบ่งประเภทได้ตามความต้องการออกซิเจนหรือระดับความทนทาน แบคทีเรียที่ไม่สามารถดำรงอยู่ได้โดยปราศจากออกซิเจนเรียกว่าแอโรบิก จุลินทรีย์เหล่านี้จะขึ้นอยู่กับออกซิเจนขณะที่พวกเขาแปลงออกซิเจนพลังงานในระหว่างการหายใจของเซลล์ซึ่งแตกต่างจากแบคทีเรียที่ต้องการออกซิเจนแบคทีเรียอื่น ๆ ไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ จุลินทรีย์เหล่านี้เรียกว่าanaerobes ภาระผูกพันและกระบวนการเผาผลาญของพวกมันสำหรับการผลิตพลังงานจะหยุดลงเมื่อมีออกซิเจน

แบคทีเรียอื่น ๆ เป็นสัตว์ที่ไม่ใช้ออกซิเจนและสามารถเติบโตได้โดยมีหรือไม่มีออกซิเจน ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนพวกเขาใช้การหมักหรือการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนในการผลิตพลังงาน การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน แต่ไม่ได้รับอันตรายเมื่อมีออกซิเจน แบคทีเรียไมโครแอโรฟิลิกต้องการออกซิเจน แต่จะเติบโตเฉพาะที่ระดับความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำ Campylobacter jejuniเป็นตัวอย่างของแบคทีเรีย microaerophilic ที่อาศัยอยู่ในระบบทางเดินอาหารของสัตว์และเป็นสาเหตุสำคัญของความเจ็บป่วยที่เกิดจากอาหารในมนุษย์

การเจริญเติบโตของแบคทีเรียและ pH

Helicobacter pylori เป็นแบคทีเรียขนาดเล็กที่พบในกระเพาะอาหาร เป็นนิวโทรฟิลที่หลั่งเอนไซม์ที่ทำให้กรดในกระเพาะเป็นกลาง

รูปภาพวิทยาศาสตร์รูปภาพ Co / Getty

อีกปัจจัยที่สำคัญสำหรับการเจริญเติบโตของแบคทีเรียคือ pH สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดมีค่า pH น้อยกว่า 7 สภาพแวดล้อมที่เป็นกลางมีค่าอยู่ที่หรือใกล้ 7 และสภาพแวดล้อมพื้นฐานมีค่า pH มากกว่า 7 แบคทีเรียที่เป็นกรดจะเจริญเติบโตในบริเวณที่ pH น้อยกว่า 5 โดยมีค่าการเจริญเติบโตที่เหมาะสม ใกล้เคียงกับ pH 3 จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถพบได้ในสถานที่ต่างๆเช่นน้ำพุร้อนและในร่างกายมนุษย์ในบริเวณที่เป็นกรดเช่นช่องคลอด

ส่วนใหญ่ของแบคทีเรียneutrophilesและการเจริญเติบโตที่ดีที่สุดในเว็บไซต์ที่มีค่าพีเอชใกล้กับ 7. เชื้อ Helicobacter pyloriเป็นตัวอย่างของ neutrophile หนึ่งที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดของกระเพาะอาหารแบคทีเรียนี้ดำรงอยู่ได้โดยการหลั่งเอนไซม์ที่ทำให้กรดในกระเพาะอาหารเป็นกลางในบริเวณรอบ ๆ

Alkaliphilesเติบโตได้อย่างดีที่สุดในช่วงที่ค่า pH ระหว่างวันที่ 8 และ 10 จุลินทรีย์เหล่านี้เจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมขั้นพื้นฐานเช่นดินด่างและทะเลสาบ

การเจริญเติบโตและอุณหภูมิของแบคทีเรีย

Champagne Pool ของนิวซีแลนด์เป็นน้ำพุร้อนที่มีชุมชนของจุลินทรีย์ที่ทนความร้อนและกรดซึ่งการกระจายตัวของอุณหภูมิและสภาพแวดล้อมทางเคมี

รูปภาพ Simon Hardenne / Biosphoto / Getty

อุณหภูมิเป็นอีกปัจจัยสำคัญสำหรับการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย แบคทีเรียที่เติบโตได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่าเรียกว่าไซโครฟิล จุลินทรีย์เหล่านี้ชอบอุณหภูมิระหว่าง 4 ° C ถึง 25 ° C (39 ° F และ 77 ° F) ไซโครฟิลที่รุนแรงจะเจริญเติบโตได้ในอุณหภูมิต่ำกว่า 0 ° C / 32 ° F และพบได้ในสถานที่ต่างๆเช่นทะเลสาบอาร์คติกและน้ำทะเลลึก

แบคทีเรียที่เจริญเติบโตในอุณหภูมิปานกลาง (20-45 ° C / 68-113 ° F) จะเรียกว่าmesophilesซึ่งรวมถึงแบคทีเรียที่เป็นส่วนหนึ่งของไมโครไบโอมของมนุษย์ซึ่งมีการเจริญเติบโตที่เหมาะสมหรือใกล้เคียงกับอุณหภูมิของร่างกาย (37 ° C / 98.6 ° F)

thermophilesเติบโตที่ดีที่สุดในอุณหภูมิที่ร้อน (50-80 ° C / 122-176 ° F) และสามารถพบได้ในน้ำพุร้อนและดินความร้อนใต้พิภพแบคทีเรียที่โปรดปรานอุณหภูมิที่ร้อนมาก (80 ° C-110 ° C / 122-230 ° F) จะเรียกว่าhyperthermophiles

การเจริญเติบโตของแบคทีเรียและแสง

ไซยาโนแบคทีเรีย (สีน้ำเงิน) เป็นแบคทีเรียสังเคราะห์แสงที่พบได้ในแหล่งที่อยู่อาศัยส่วนใหญ่ที่มีน้ำอยู่ นอกจากนี้ยังเห็นสปอร์หลายชนิด (สีชมพู)

Steve Gschmeissner / Science Photo Library / Getty Images

แบคทีเรียบางชนิดต้องการแสงในการเจริญเติบโต จุลินทรีย์เหล่านี้มีรงควัตถุที่จับแสงซึ่งสามารถรวบรวมพลังงานแสงที่ความยาวคลื่นหนึ่งและเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีได้ ไซยาโนแบคทีเรียเป็นตัวอย่างของ photoautotrophs ที่ต้องใช้แสงสำหรับการสังเคราะห์แสงจุลินทรีย์เหล่านี้มีคลอโรฟิลล์รงควัตถุสำหรับการดูดซับแสงและการผลิตออกซิเจนโดยการสังเคราะห์ด้วยแสง ไซยาโนแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในทั้งทางบกและทางน้ำสภาพแวดล้อมและยังสามารถอยู่เป็นแพลงก์ตอนพืชที่อาศัยอยู่ในความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับเชื้อรา (เคน) protistsและพืช 

แบคทีเรียอื่น ๆ เช่นแบคทีเรียสีม่วงและสีเขียวไม่ผลิตออกซิเจนและใช้ซัลไฟด์หรือกำมะถันในการสังเคราะห์แสง แบคทีเรียเหล่านี้มีแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นเม็ดสีที่สามารถดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าคลอโรฟิลล์ แบคทีเรียสีม่วงและสีเขียวอาศัยอยู่ในเขตน้ำลึก

แหล่งที่มา

• Jurtshuk ปีเตอร์ “การเผาผลาญของแบคทีเรีย” National Center for Biotechnology Information , US National Library of Medicine, 1 มกราคม 1996, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7919/
• Parker, Nina และอื่น ๆ จุลชีววิทยา . OpenStax, มหาวิทยาลัยไรซ์, 2017
• Preiss และคณะ “แบคทีเรียอัลคาลิฟิลิกที่มีผลกระทบต่อการใช้งานในอุตสาหกรรมแนวคิดของรูปแบบชีวิตในวัยเด็กและพลังงานชีวภาพของการสังเคราะห์ ATP” Frontiers in Bioengineering and Biotechnology , Frontiers, 10 พฤษภาคม 2558, www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2015.00075/full