Какие факторы способствуют росту и развитию бактерий в различных средах. Как происходит размножение бактерий

Факторы, влияющие на рост и размножение микроорганизмов — Студопедия

Какие факторы способствуют росту и развитию бактерий в различных средах. Как происходит размножение бактерий

Для того чтобы культура микроорганизмов могла нормально расти, размножаться и осуществлять биосинтез какого-либо вещества, необходимо соблюдать оптимальные параметры окружающей среды. При неблагоприятных условиях изменяются свойства микроорганизмов, подавляется их жизнедеятельность или происходит гибель. Различают три кардинальные точки, которые определяют развитие микроорганизмов:

– минимум __ жизнедеятельность культуры только начинается;

– максимум __ жизнедеятельность уже прекращается;

– оптимум __ жизнедеятельность проявляется с наибольшей интенсивностью.

На рост и развитие микроорганизмов влияют физические, химические и биологические факторы.

Физические __ температура, влажность среды, концентрация питательных веществ.

Температура. Каждая группа микроорганизмов развивается в определенных температурных пределах. По отношению к оптимальной температуре развития все микроорганизмы делят на три группы: психрофилы, мезофилы и термофилы.

Психрофилы __ минимальная температура развития от минус 7 до 0 °С; оптимальная 15-20 °С; максимальная 30-35 °С.

Мезофилы __ минимальная температура их развития 5-10 °С; оптимальная 25-35 °С; максимальная 40-50 °С. К этой группе относится большинство используемых в промышленности микроорганизмов, как культурных, так и вредных.

Термофилы __ минимальная температура развития не менее 30 °С; оптимальная 45-60 °С; максимальная 70-80 °С.

Температуры, превышающие максимальные, приводят к гибели микроорганизмов за счет тепловой коагуляции белков клетки и инактивации ферментов. При температуре 70°С большинство вегетативных форм микроорганизмов гибнет за 1-5 мин.

Температуры ниже минимальных гибель микроорганизмов не вызывают, а только приостанавливают их жизнедеятельность.

Влажность среды. Нормальное функционирование клетки (обмен веществ, рост и размножение) возможно только тогда, когда в ней содержится достаточное количество влаги и сама клетка погружена в водную среду с растворенными в ней питательными веществами.

Бактерии развиваются при минимальной влажности субстрата 25-30 %, грибы и дрожжи __ 10-15 %, а иногда и 6-7 %.

При снижении влажности уменьшается интенсивность биохимических реакций и, следовательно, жизненных процессов. От влажности среды зависит устойчивость микроорганизмов к высоким температурам. В среде с повышенной влажностью гибель их происходит быстрее, чем в воздушной среде.

Концентрация питательных веществ. Влияние этого фактора на жизнедеятельность микроорганизмов связано с явлением осмоса.

Осмос __ перенос веществ через полупроницаемую перегородку (в частности, через цитоплазматическую мембрану клетки).

Осуществляется благодаря разнице осмотических давлений, которые создаются растворенными веществами, по обе стороны перегородки.

Вода движется со стороны меньшего осмотического давления в сторону большего, растворенные вещества __ наоборот. Этим объясняется проникновение вещества в клетку даже при очень малой его концентрации в среде.

Высокие концентрации любых питательных веществ создают высокое осмотическое давление во внешней среде, которое значительно превышает осмотическое давление внутри клетки. Вода при этом выходит из клетки наружу, в результате чего она обезвоживается, протоплазма отделяется от стенки. Это явление называется плазмолиз.

Если среда сильно разбавлена (имеет низкое осмотическое давление), то вода из среды поступает в клетку, она набухает и такое состояние называется плазмоптисом. В конечном счете, клетка может разорваться.

Плазмолиз и плазмоптис при определенных условиях являются обратимыми процессами.

Для обеспечения нормального поступления питательных веществ в клетку, необходимо поддерживать ее в состоянии тургора, когда осмотическое давление в среде чуть меньше осмотического давления внутри клетки. В этом случае вода, проникая в клетку, создает определенное напряжение клеточной оболочки, и протоплазма оказывается прижатой к внутренней стенке.

Содержимое клетки по осмотическому давлению эквивалентно 10-20 %-му раствору сахарозы.

Минимальной для активного обмена веществ является приблизительно 0,5 %-ная концентрация сахара или соли в воде. Некоторые микроорганизмы могут сохранять свою жизнедеятельность в концентрированных растворах (с высоким осмотическим давлением). Такие микроорганизмы называются осмофильными.

К химическим факторам, которые влияют на жизнедеятельность микроорганизмов, относятся: рН среды, окислительно-восстановительный потенциал (гН2) и присутствие в среде токсичных веществ.

рН среды. Выражает степень кислотности или щелочности среды. Колебания рН могут вызвать изменение активности ферментов, обмена веществ. Например, в кислой среде дрожжи образуют этиловый спирт, в щелочной — глицерин.

Каждая группа микроорганизмов существует в определенном интервале рН. Дрожжи и плесневые грибы хорошо развиваются в слабокислой среде (рН 4-6), бактерии __ в нейтральной или слабощелочной (рН 6,5-7,5).

Окислительно-восстановительные условия среды. Большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов имеет кислород. Для некоторых микроорганизмов он жизненно необходим, для других является ядом.

Окислительно-восстановительный потенциал выражается редокс-потенциалом (гН2) ___ отрицательным логарифмом концентрации молекулярного водорода, который характеризует степень окисленности (аэробности) или восстановленности (анаэробности) среды. гН2 лежит в пределах от 0 до 41.

В водном растворе, насыщенном кислородом, гН2 равен 41, а в условиях насыщения водородом гН2 равен 0.

По отношению к редокс-потенциалу микроорганизмы подразделяют на:

облигатные аэробы – живут только в присутствии кислорода и получают энергию за счет дыхания;

облигатные анаэробы – микроорганизмы, которые растут в среде, лишенной кислорода, так как он для них токсичен. Получают энергию за счет брожения (окислительно-восстановительных процессов, которые протекают без участия кислорода воздуха);

факультативные анаэробы и аэробы могут жить как при доступе, так и в отсутствие кислорода, переходя с дыхания на брожение.

Для облигатных аэробов гН2 находится в пределах 14-30, для облигатных анаэробов гН2 __ 0-14, для факультативных анаэробов гН2 от 0 до 20.

Действие химических веществ. Многие вещества замедляют и подавляют действие микроорганизмов.

К ним относятся: спирты, фенолы, альдегиды (особенно формальдегид), нитраты, пестициды, кислоты (бензойная, сернистая, сорбиновая, борная, фтористоводородная), щелочи, соли тяжелых металлов (ртути, меди, серебра), окислители (KМnО4, J, C1, Н2О2), газы (сернистый, диоксид углерода).

Эффективность действия их на микроорганизмы зависит от химической природы, применяемой концентрации, условий среды (рН, температуры) и вида микроорганизмов. Как правило, высокие дозы этих веществ оказывают летальное действие, а малые дозы в некоторых случаях могут даже являться стимуляторами роста микроорганизмов.

Биологические факторы __ сводятся к взаимоотношению между организмами, соприкасающимися в процессе своей жизнедеятельности. Основные типы взаимоотношений: симбиоз, метабиоз, антагонизм, паразитизм.

Симбиоз __ два или более вида организма совместно развиваются лучше, чем по отдельности (например, бобовые растения и клубеньковые бактерии; молочнокислые бактерии и дрожжи в производстве кваса).

Метабиоз __ жизнедеятельность одного организма способствует развитию другого (например, продукты обмена одного микроорганизма являются источником питания для другого).

Антагонизм __ один вид организма угнетает или вызывает гибель другого за счет быстрого размножения или выделения в среду метаболитов (например, антибиотиков, микотоксинов).

Паразитизм __ один организм живет за счет другого.

Источник: https://studopedia.ru/13_56538_faktori-vliyayushchie-na-rost-i-razmnozhenie-mikroorganizmov.html

Бактерии — Размножение и развитие бактерий, факторы роста

Какие факторы способствуют росту и развитию бактерий в различных средах. Как происходит размножение бактерий

Последнее обновление – 30 января 2018 в 00:52

Время на чтение: 5 мин

Живой простейший микроорганизм, имеющий клеточное строение – это бактерия. Но, несмотря на простоту это один из самых интереснейших для изучения. Все бактерии способны к размножению путем деления.

Ученым всегда было интересно наблюдать за тем, как размножаются бактерии. Изучением и наблюдением за бактериями занимается микро раздел биологии — бактериология.

В настоящее время уже изучено и описано примерно десять тысяч видов бактерий. Но предполагают, что на самом деле их количество исчисляется миллионом.

Они окружают нас всю нашу жизнь, их можно встретить в воде, земле, на нашем теле и даже в атмосфере. Образ жизни бактерий в своем роде уникален. Особенность их в том, что в отличие от грибов, бактерии не имеют четко оформленного ядра.

При микроскопическом исследовании можно отметить, что бактерия имеет разную форму. Кокки, например, имеют округлую форму, хламидии – сферическую форму, а микоплазма имеет форму колбы или нити.

У них, так же как и у всего человечества есть макромолекула под названием ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота). ДНК у бактерий отвечает за хранение и передачу генетической информации от одного поколения микроорганизмов к следующему. Обмен веществ у бактерий (метаболизм) почти такой же, как и у многих живых организмов.

Нельзя недооценивать роль бактерий в биосфере и нашей жизни. Например, плодородие почвы достигается активной работой и отходами жизнедеятельности почвенных бактерий. В сельском хозяйстве для этих целей создаются удобрения.

В жизни человека они тоже исполняют свою роль. Существуют бактерии, которые способны навредить человеку, например кишечная палочка. А также полезные лакто и бифидо, составляющие микрофлоры человека.

Всем известны такие слова, как пробиотики и пребиотики.

Так зачем же они все-таки нужны?

Пробиотики помогают нашему желудочно-кишечному тракту осуществлять свою ежедневную функцию – переваривать пищу, создавать местный иммунитет, вырабатывать такие гормоны как серотонин.

Существуют микроорганизмы – вредители для человека. Многие бактерии являются патогенными и способны вызывать заболевания и бактериальные инфекции. Например, туберкулез, дифтерия, коклюш, дифтерия, столбняк и холера. Их великое множество и большинство из них современная медицина уже научилась побеждать.

Факторы, влияющие на рост и развитие бактерий:

  • Уровень влажности
  • Освещение
  • Уровень pH
  • Состав окружающей среды
  • Температурный режим

Рассмотрим важнейшие из них, их влияние к делению и размножению.

Влажность

Для роста и развития бактериальным клеткам необходим определенный процент уровня влажности. Это нужно бактерии для того, чтобы поддерживать жизнедеятельность. Почти все бактерии и живые организмы любят влагу.

В таких условиях они отлично себя чувствуют. Если показатель уровня влажности вдруг падает, ниже 20% это приводит к разрушающим и останавливающим развитие последствиям.

Чем меньше воды, тем меньше вероятность деления и размножения.

Кислотность и pH – баланс

Почти главенствующую роль во влиянии на развитии бактерий занимает кислотность. Её принято обозначать знаком pH и учитывают интервал от нуля до четырнадцати. Для роста необходимы предельные показатели от 4 до 9. При 9 почти все нам знакомые микроорганизмы перестают расти.

В основной массе они перестают расти уже при показателе в 4 pH. Идеальной средой обитания считается нейтральная кислотность.

  • Кислая среда — от 0 до 6 pH
  • Щелочная среда — от 8 до 14 pH
  • Нейтральная среда — 7,07 pH.

Отдельно стоит выделить кисломолочные бактерии (ацидофильные). Они любят кислую среду и при попадании в нее, например, в молоке начинают работать особым образом, перерабатывая углеводы в молочную кислоту. Они важнейшие производители продуктов содержащих полезные для микрофлоры человека пробиотики.

Полезные свойства ацидофилов используются и в фармацевтике. Ученые нашли положительные свойства и используют их в производстве лекарств не только для кишечника, но и для многих других органов. В домашнем хозяйстве женщины часто применяют полезные свойства бактерий.

Многие каждый год делают заготовки и закрутки на предстоящий сезон без овощей и фруктов. Понижая уровень кислотности путем добавления уксуса, что делает, кислую среду. Этим мы добиваемся гибели патогенных микроорганизмов.

Изменение этих факторов приводит к гибели, усиленному размножению или мутации бактерий.

В благоприятных условиях бактерии делятся, тем самым увеличивают свою популяцию, каждые двадцать минут. При усиленном солнечном свете от воздействия лучей размножение останавливается. Некоторые бактерии реагируют даже на магнитное поле планеты.

Бактерии составляют нормальную микрофлору человека, находятся на коже, слизистых оболочках и даже внутри человека, например в кишечнике. Бактерии существуют даже в воздухе. Можно сказать весь наш мир в своем роде бактериальный.

Бактерии имеют разные способы размножения, одни не имеют полового процесса и размножаются путем почкования или способом поперечного деления. Другие имеют половой процесс, но в самом примитивном виде.

Чтобы иметь представление о жизненном цикле этого микроорганизма, нужно изучить основные восемь фаз развития:

Первая фаза

«Латентная» – фаза отдыха, длящаяся с момента заселения в растительную среду и до начала увеличения популяции (примерно от 60 до 120 минут). Темпы прямо пропорционально зависят от окружающих условий.

Вторая фаза

«Задержка размножения» –происходит процесс умножения, клетки быстро размножаются и делятся, с большой скоростью увеличиваются в своих размерах. Длительность до 120 минут.

Третья фаза

«Логарифмы» – это фаза активного размножения. За время пока идет данная фаза достигается максимально возможное развитие и деление бактерий. Деление происходит в прогрессии. Из двух – в четыре клетки. Из четырех в восемь клеток. Из восьми в шестнадцать и т.д.

Четвертая фаза

«Отрицательное ускорение» – скорость размножения резко уменьшается, а скорость гибели увеличивается. Длительность колеблется от 100 до 120 минут.

Пятая фаза

«Стационарный максимум» — фаза созданная для того чтобы клетки могли размножаться. Размножение вновь набирает скорость, и покрывает количество погибших ранее клеток.

Шестая фаза

«Ускорение гибели» – из названия этой фазы можно сделать вывод о том, что число погибших бактерий в несколько раз больше числа оставшихся в живых клеток, можно сказать фаза скудного существования.

Седьмая фаза

«Логарифмическая гибель» – клетки отмирают с одинаковой скоростью, в то же время процесс деления сначала сбрасывает скорость, а затем и вовсе останавливается.

Восьмая фаза

«Уменьшающаяся скорость гибели» — если питательная среда позволяет бактериям оставаться живыми, то они прекращают умирать и переходят в фазу покоя. Это не обязательная фаза, существующая только при наличии благоприятных условий для процесса жизнедеятельности.

Паразитирующие бактерии

Всем известная «сальмонелла» вызывает тяжелое инфекционное заболевание сальмонеллез. Она тоже развивается при определенных условиях. Для развития ей требуется температурный режим 37 градусов Цельсия. И даже в охлажденном состоянии они могут быть в фазе покоя со способностью деления до 140 суток и не погибать.

Если продукт зараженный сальмонеллой не пройдет нужную термическую обработку, заражение человека не избежать. Заражение сальмонеллезом сопровождается всеми «неприятными» симптомами отравления.

Продукт, лежащий в открытом доступе, имеет все шансы стать зараженным. Также нужно быть осторожным при приготовлении пищи. Если вы не уверены, что нож лежит на чистом столе, лучше не пренебрегайте повторным мытьем. Нож, которым разделывали сырое мясо, должен сразу же отправляться в мойку, чтобы не допустить его случайное использование для других продуктов.

В домашних условиях заранее узнать заражено ли мясо невозможно. Бактерия не изменяет продукт. Вкус, цвет, внешний вид продукта остается прежним. Чаще всего сальмонеллу можно встретить на яйцах, в молоке, и на мясе.

С течением времени многие штаммы мутировали и стали устойчивыми к основным дезинфекционным растворам и устаревшим антибиотикам. Сальмонеллы настолько живучие, что могут жить и обитать около пяти месяцев в открытых водоемах, а на куриных яйцах почти весь год.

Этот бактериальный паразит представляет наибольшую опасность для неокрепшего детского организма, беременных женщин и ослабленных лиц.

Болезнь у сельскохозяйственных животных проходит без симптомов и заводчики чаще всего не знают о заболевании.

Заразиться сальмонеллезом можно как минимум через два пути:

  1. Контактно — бытовой способ – заражение происходит от одного заболевшего человека к другому.
  2. Пищевой способ – заражение через молочные продукты, немытые яйца или сырое мясо.

Понимая устройство жизни, развития, роста и размножения микроорганизмов вопрос «для чего нужны бактерии» отпадает сам собой. В основе всего живого содержатся бактерии. Любой микроорганизм, обитающий на нашем теле и в нашем доме, выполняет свою функцию.

(1 5,00 из 5)
Загрузка…

Источник: https://GemoParazit.ru/bakterii/rost-i-razvitie-bakterij

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.