Sự tăng trưởng của tế bào vi khuẩn - Giải thích! (Có hình)

Tăng trưởng và sinh sản tế bào:

Một tế bào vi khuẩn riêng lẻ phát triển kích thước, khi điều kiện môi trường thuận lợi cho sự phát triển của nó. Mỗi ô tăng lên gấp đôi kích thước của nó (Hình 2.15).

Trong trường hợp vi khuẩn hình cầu, đường kính của tế bào tăng gấp đôi, trong khi ở những người khác, tế bào kéo dài gấp đôi chiều dài ban đầu của nó.

Tăng trưởng như vậy được gọi là "tăng trưởng tế bào". Sau khi một tế bào vi khuẩn đạt được gần gấp đôi kích thước của nó, nó phân chia thành hai tế bào theo một quá trình gọi là 'phân hạch nhị phân'. Do đó, sự sinh sản của vi khuẩn diễn ra thông qua phân hạch nhị phân. Thuật ngữ nhị phân ngụ ý rằng mỗi tế bào vi khuẩn mẹ phân chia (phân hạch: phân chia) thành hai (bi: hai) tế bào vi khuẩn con.

Trong quá trình phân chia, màng tế bào và thành tế bào ở giữa tế bào mẹ phát triển vào bên trong từ hai phía đối diện cho đến khi chúng gặp nhau và từ một vách ngăn gọi là 'vách ngăn'.

Vùng kín chia tế bào thành hai nửa bằng nhau, sau đó bị tách ra để tạo thành hai tế bào mẹ mới, phân tử DNA của nó sao chép thành hai phân tử DNA tương tự nhau, để mỗi tế bào con nhận được một phân tử DNA. Các chất tế bào khác cũng được chia đều giữa hai tế bào con.

Sự phát triển của vi khuẩn:

Trong trường hợp thực vật và động vật bậc cao, sự tăng trưởng ngụ ý sự gia tăng kích thước của một cá thể. Mặc dù mỗi tế bào vi khuẩn cũng phát triển bằng cách tăng kích thước của nó, sự tăng trưởng tế bào như vậy rất khó được nhận thức thông thường và ít quan trọng; đúng hơn, đó là số lượng tế bào được tạo ra vào cuối một khoảng thời gian nhất định, có thể được nhận biết và có tầm quan trọng nhất định.

Đó là lý do tại sao; "Sự phát triển của vi khuẩn" được định nghĩa là sự gia tăng số lượng tế bào vi khuẩn. "Tốc độ tăng trưởng" của vi khuẩn được định nghĩa là sự gia tăng số lượng tế bào vi khuẩn trên một đơn vị thời gian. Thời gian cần thiết cho một quần thể vi khuẩn nhất định tăng gấp đôi được gọi là 'thời gian thế hệ' hoặc 'nhân đôi thời gian'. Nó thay đổi giữa các vi khuẩn từ vài phút đến vài giờ.

Tăng trưởng theo cấp số nhân hoặc logarit:

Khi sự phát triển của vi khuẩn diễn ra thông qua quá trình phân hạch nhị phân, một vi khuẩn (1) phát triển thành 1, 2, 4, 8, 16, v.v., cũng có thể được biểu thị dưới dạng 1 x 2 0, 1 x 2 1, 1 x 2 2, 1 x 2 3, 1 x 2 4, Quảng cáo .. 1 x 2 n tương ứng. Loại tăng trưởng này, trong đó số lượng tế bào tăng gấp đôi trong mỗi đơn vị thời gian (thời gian tạo), được gọi là 'tăng trưởng theo cấp số nhân' hoặc 'tăng trưởng logarit'. Tăng trưởng logarit nhanh hơn nhiều so với tăng trưởng số học (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7ọ.) Hoặc tăng trưởng hình học (1, 2, 4, 8, 16, 32 đấm).

Mặc dù, rõ ràng nó theo sự tăng trưởng hình học, sau vài thế hệ, nó phát triển thành 1, 10, 100, 1000, 10000 Đổi. (10 0, 10 1, 10 2, 10 3, 10 4 | ..) Giá trị logarit của ai là 0, 1, 2, 3, 4 | .. phản ứng?

Nếu số lượng vi khuẩn ban đầu là N 0 thay vì 1, thì sau số thế hệ, số lượng vi khuẩn (N) cuối cùng sẽ là N 0 x 2 n .

Do đó, số lượng vi khuẩn cuối cùng có thể thu được bằng phương trình sau:

N = N 0 x 2 n

Ở đâu,

N: Số lượng vi khuẩn cuối cùng,

N 0 : Số lượng vi khuẩn ban đầu và

N: Số lượng thế hệ.

Phương trình để tìm ra số lượng thế hệ (n) được lấy từ phương trình trên như sau:

N = N 0 x 2 n

=> Nhật ký N = log (N 0 x 2 n ) (lấy nhật ký của cả hai bên)

=> Nhật ký N = log N 0 + log 2 n (Nhật ký axb = log a + log b)

=> Nhật ký N = log N 0 + n log 2 (Nhật ký 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 )

Đường cong tăng trưởng:

Sự tăng trưởng của vi khuẩn diễn ra theo bốn giai đoạn như được đưa ra dưới đây. Biểu đồ nhật ký số lượng vi khuẩn theo thời gian đưa ra một đường cong điển hình gọi là 'đường cong tăng trưởng' (Hình 2.16).

1. Giai đoạn trễ:

Khi một chủng vi khuẩn được cấy vào môi trường nuôi cấy tươi thích hợp, sự tăng trưởng logarit bình thường thường không bắt đầu ngay lập tức; thay vì nó bắt đầu sau một khoảng thời gian nhất định. Khoảng thời gian giữa quá trình cấy và bắt đầu tăng trưởng logarit bình thường của vi khuẩn được gọi là "giai đoạn trễ".

Trong thời kỳ này, vi khuẩn thích nghi với môi trường mới của môi trường nuôi cấy tươi, không giống với môi trường, từ đó nó đã được sử dụng. Trong giai đoạn này, vi khuẩn phát triển rất chậm thông qua sự phân chia bởi phân hạch nhị phân. Do đó, trong đường cong tăng trưởng, pha trễ dốc lên chỉ một chút.

Giai đoạn trễ thường không xảy ra, nếu chế phẩm được lấy từ môi trường nuôi cấy theo cấp số nhân và được cấy vào môi trường nuôi cấy tươi tương tự như vậy, từ đó nó đã được thực hiện và duy trì trong điều kiện tăng trưởng tương tự.

2. Giai đoạn đăng nhập (Giai đoạn theo cấp số nhân):

Trong giai đoạn này, vi khuẩn phát triển với tốc độ nhanh nhất theo cách logarit (hàm mũ). Tăng trưởng tối đa diễn ra trong giai đoạn này. Thời gian thế hệ và tốc độ tăng trưởng gần như không đổi. Do đó, trong đường cong tăng trưởng, giai đoạn đăng nhập cho thấy sự gia tăng mạnh mẽ từ cuối giai đoạn trễ.

3. Giai đoạn văn phòng phẩm:

Trong pha tĩnh, số lượng tế bào trong nuôi cấy gần như không đổi. Một sự tăng trưởng theo cấp số nhân không xác định là không thể và có thể được so sánh với câu chuyện về một người ăn xin nghèo làm kẻ ngốc bằng cách yêu cầu một bố thí đơn giản; nhân đôi số que diêm mỗi ngày trong một năm bắt đầu bằng một. (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 13417728, 26835456, 53670912, Mạnh Đế Từ .. chỉ trong một tháng).

Người ta cũng đã tính được rằng một loại vi khuẩn chỉ nặng 10 -12 gram và có thời gian tạo ra 20 phút, nếu tăng theo cấp số nhân trong 48 giờ, sẽ tạo ra một quần thể nặng khoảng 4000 lần trọng lượng trái đất.

Tăng trưởng theo cấp số nhân không tiếp tục vô thời hạn và ngừng lại sau một thời gian vì hai lý do: a) Môi trường nuôi cấy trở nên quá đông đến nỗi, các chất dinh dưỡng thiết yếu có trong nó được sử dụng hết và không có sẵn sau một thời gian và b) Do dân số quá mức, chất chuyển hóa chất thải độc hại do vi khuẩn tích lũy đến mức ức chế.

Những điều này dẫn đến sự bắt đầu cái chết của các tế bào vi khuẩn trong nuôi cấy. Mặc dù các tế bào sinh sản bằng quá trình phân hạch và tăng trưởng nhị phân tiếp tục không suy giảm, số lượng tế bào được tạo ra gần như bằng số lượng tế bào chết. Điều này dẫn đến giai đoạn đứng yên.

4. Giai đoạn từ chối (Giai đoạn chết):

Trong giai đoạn này, số lượng tế bào vi khuẩn trong nuôi cấy giảm. Khi ngày càng nhiều chất chuyển hóa độc hại tích tụ trong môi trường, ngày càng nhiều tế bào bắt đầu chết. Điều này dẫn đến nhiều tế bào chết hơn sản xuất. Kết quả là số lượng tế bào giảm. Giai đoạn tử vong cũng xảy ra theo cấp số nhân (logarit), nhưng với tốc độ chậm hơn nhiều so với giai đoạn tăng trưởng theo cấp số nhân.