Раст популација бактерија

Испитајте како бактерије могу бити корисни еколошки агенси распадања, али штетни кваривачи хране и агенси болести

Испитајте како бактерије могу бити корисни еколошки агенси разградње, али штетни кваривачи хране и агенси болести Сазнајте о бактеријама као агенсима распадања, кварењу хране и болестима (патогенима). Енцицлопӕдиа Британница, Инц. Погледајте све видео записе за овај чланак

Раст бактерија културе се дефинише као повећање броја бактерија у популацији, а не као величина појединачних ћелија. Раст бактеријске популације се дешава на геометријски или експоненцијални начин: са сваким циклусом дељења (генерације), из једне ћелије настају 2 ћелије, затим 4 ћелије, затим 8 ћелија, па 16, па 32 и тако даље. Време потребно за формирање генерације, време генерисања (Г), може се израчунати из следеће формуле:



Једначина.



У формули, Б. број бактерија присутних на почетку посматрања, б је број присутан након временског периода т , и н је број генерација. Однос показује да је средње време генерисања константно и да је брзина повећања броја бактерија пропорционална броју бактерија у било ком тренутку. Овај однос важи само током периода када се популација експоненцијално повећава, што се назива лог фаза раста. Из тог разлога, графикони који приказују раст бактеријских култура уцртани су као логаритам броја ћелија.

Пратите колонију Бациллус субтилис док пролази кроз фазе раста, заостајања, стационирања и смрти.

Пратите а Бациллус субтилис колонија док пролази кроз фазе раста заосталих, лог, стационарних и смртних исхода Колоније бактерија напредују кроз четири фазе раста: фазу заостајања, лог фазу, стационарну фазу и фазу смрти. Видео енциклопедија Британница, Инц .; фотографије А.В. Ракоси / Енцицлопӕдиа Британница, Инц. Погледајте све видео записе за овај чланак



која врста реакције је фотосинтеза

Време генерисања, које се разликује од бактерија, контролишу многи услови околине и природа бактеријских врста. На пример, Цлостридиум перфрингенс , једна од најбрже растућих бактерија, има оптимално време генерисања од око 10 минута; Есцхерицхиа цоли може се удвостручити сваких 20 минута; и споро растући Мицобацтериум туберцулосис има време генерације у распону од 12 до 16 сати. Неки истраживачи сугеришу да одређене популације бактерија које живе дубоко испод површине Земље могу расти изузетно спорим темпом, репродукујући се само једном у неколико хиљада година. Тхе састав од растни медијум је главни фактор који контролише стопу раста. Брзина раста се повећава до максимума када медијум пружа бољи извор енергије и више биосинтетских међупродуката које ћелија иначе мора да направи за себе.

крива раста бактерија

крива раста бактерија Генерализована крива раста бактерија која приказује фазе у расту бактеријских колонија. Енцицлопӕдиа Британница, Инц.

Када се бактерије ставе у подлогу која обезбеђује све хранљиве састојке неопходне за њихов раст, популација показује четири фазе раста које су типичне криве раста бактерија. Након инокулације у нови медијум, бактерије се не репродукују одмах, а величина популације остаје константна. Током овог периода, тзв фаза заостајања , ћелије су метаболички активне и повећавају се само у величини ћелија. Такође синтетишу ензиме и факторе потребне за поделу ћелија и раст популације у њиховим новим условима околине. Популација затим улази у лог фазу, у којој се број ћелија повећава на логаритамски начин, а свака генерација ћелија се дешава у истом временском интервалу као и претходне, што резултира уравнотеженим повећањем саставнице сваке ћелије. Лог фаза се наставља све док се хранљиве материје не исцрпе или се акумулирају токсични производи, а у том тренутку се раст ћелија успорава и неке ћелије могу почети да умиру. Под оптималним условима, максимална популација неких бактеријских врста на крају лог фазе може достићи густину од 10 до 30 милијарди ћелија по милилитру.



Бациллус субтилис

Бациллус субтилис ДО Бациллус субтилис колонија бактерија која улази у лог фазу раста након 18–24 сата инкубације на 37 ° Ц (98,6 ° Ф; увећана око 6 ×). А.В. Ракоси / Енцицлопӕдиа Британница, Инц.

Лог фазу раста бактерија прати стационарна фаза, у којој величина популације бактерија остаје константна, иако неке ћелије настављају да се деле, а друге почињу да умиру. Стационарну фазу прати фаза смрти, у којој смрт ћелија у популацији премашује стварање нових ћелија. Дужина времена пре почетка фазе смрти зависи од врсте и медијума. Бактерије не умиру нужно чак и када изгладњују хранљиве материје и могу остати одрживе током дужег временског периода.

Фазе раста бактерија Бациллус субтилис

Бациллус субтилис фазе раста бактерија А. Бациллус субтилис бактеријска колонија која показује знаке стационарног раста након 48 сати инкубације на 37 ° Ц (98,6 ° Ф; увећана око 9 ×). А.В. Ракоси / Енцицлопӕдиа Британница, Инц.



Фазе раста бактерија Бациллус субтилис

Бациллус субтилис фазе раста бактерија После 96 сати на 37 ° Ц (98,6 ° Ф), а Бациллус субтилис бактеријска колонија се смежура, што указује на то да је ушла у фазу смрти (увећана око 9 ×). А.В. Ракоси / Енцицлопӕдиа Британница, Инц.

Екологија бактерија

Распрострањеност у природи

Прокариоти су свеприсутан на површини Земље. Налазе се у свим доступним Животна средина , од поларног леда до мехурића врела , од врхова планина до дна океана и од биљка и животиња тела до шумског тла. Неке бактерије могу да расту у земљи или води на температурама близу смрзавања (0 ° Ц [32 ° Ф]), док друге успевају у води на температурама близу кључања (100 ° Ц [212 ° Ф]). Свака бактерија је прилагођена за живот у одређеној животној средини ниша , било да се ради о океанским површинама, седиментима блата, земљишту или површинама другог организма. Ниво бактерија у ваздуху је низак, али значајан, посебно када је прашина суспендована. У незагађеним природним воденим тијелима, број бактерија може бити у хиљадама на милилитар; у плодном земљишту број бактерија може бити у милионима по граму; а у фецесу број бактерија може премашити милијарде по граму.



Проучавајте бактерије

Проучавајте улогу бактерија у органском разлагању, од шумског пода до депонија и постројења за пречишћавање отпадних вода. Улога бактерија у органском разлагању део је процеса уклањања нежељених биолошких материјала са депонија и воде. Енцицлопӕдиа Британница, Инц. Погледајте све видео записе за овај чланак

Прокариоти су важни чланови њихових станишта. Иако су мале величине, њихов огроман број значи да њихов метаболизам игра огромну улогу - понекад благотворан , понекад штетни - у конверзији елемената у њиховом спољном окружењу. Вероватно свака супстанца која се природно јавља, а и многа синтетички оне, неке врсте бактерија могу разградити (метаболизовати). Највећи стомак крава , бураг, је ферментациона комора у којој бактерије варе целулозу у травама и храни се, претварајући их у масне киселине и аминокиселине, које су основне хранљиве материје које крава користи и основа за производњу крава млека. Органски отпад у гомилама канализације или компоста бактерије претварају у одговарајуће хранљиве састојке за биљни метаболизам или у гасовити метан (ЦХ4) и угљен-диоксид. Остаци свих органских материјала, укључујући биљке и животиње, на крају се претварају у земљиште и гасове деловањем бактерија и других микроорганизама и на тај начин се стављају на располагање за даљи раст.



Многе бактерије живе у потоцима и другим изворима воде , а њихово присуство на малој густини насељености у узорку воде не мора нужно указивати на то да вода није погодна за њу потрошња . Међутим, вода која садржи бактерије попут Е. цоли , који су нормални становници цревног тракта људи и животиња, указује на то да су канализација или фекални материјали недавно загађивали тај извор воде. Такве колиформне бактерије могу саме бити патогени (организми који узрокују болести), а њихово присуство сигнализира да могу бити присутни и други, мање лако откривени бактеријски и вирусни патогени. Поступци који се користе у пречишћавање воде биљке - таложење, филтрација и хлорисање - дизајниране су да уклоне ове и све друге микроорганизме и заразне агенсе који могу бити присутни у води која је намењена за човече потрошња. Такође, пречишћавање канализације је неопходно како би се спречило пуштање патогених бактерија и вируса из отпадних вода у залихе воде. Постројења за пречишћавање отпадних вода такође иницирају распадање органских материјала (протеина, масти и угљених хидрата) у отпадним водама. Разградња органског материјала од стране микроорганизама у води троши кисеоник ( биохемијска потреба за кисеоником ), узрокујући смањење нивоа кисеоника, што може бити веома штетно за водени свет у потоцима и језерима који примају отпадне воде. Један од циљева третмана канализације је оксидација што више органског материјала пре његовог испуштања у систем воде, чиме се смањује биохемијска потреба за кисеоником отпадних вода. Резервоари за варење канализације и уређаји за проветравање посебно користе метаболички капацитет бактерија у ту сврху. (За више информација о пречишћавању отпадних вода, види еколошки радови: Контрола загађења воде .)

Бактерије у тлу изузетно су активне у вршењу биохемијских промена трансформишући различите супстанце, хумус и минерале који карактеришу земљиште. Елементи који су од кључне важности за живот, попут угљеника, азота и сумпора, бактерије претварају из неорганских гасовитих једињења у облике које могу користити биљке и животиње. Бактерије такође претварају готове производе биљног и животињског метаболизма у облике које могу користити бактерије и други микроорганизми. Тхе циклус азота може да илуструје улогу бактерија у вршењу различитих хемијских промена. Азот постоји у природи у неколико стања оксидације, као нитрат, нитрит, гас душика, неколико азотних оксида, амонијак и органски амини (једињења амонијака која садрже један или више супституисаних угљоводоника). Фиксирање азота је претварање гаса душика из атмосфере у облик који могу да користе живи организми. Неки бактерије које фиксирају азот , као такав Азотобацтер , Цлостридиум пастеурианум , и Клебсиелла пнеумониае , живе слободно, док врсте Рхизобиум живети у интимно повезаност са махунарке . Рхизобиум организми у тлу препознају и нападају корен длаке свог специфичног биљног домаћина, улазе у биљна ткива и формирају коренов чвор. Овај процес узрокује да бактерије изгубе многе од карактеристика слободног живота. Постају зависни од угљеника који биљка испоручује и, у замену за угљеник, претварају гас азота у амонијак, који биљка користи за синтезу и раст протеина. Поред тога, многе бактерије могу претворити нитрат у амине у сврху синтезе ћелијских материјала или у амонијак када се нитрат користи као акцептор електрона. Денитрификационе бактерије претварају нитрат у гас душика. Конверзија амонијака или органских амина у нитрат се постиже комбинованим активностима аеробних организама Нитросомонас и Нитробацтер , који користе амонијак као донор електрона.



бактерије које фиксирају азот

бактерије које фиксирају азот (десно) Корени аустријске биљке зимског грашка ( Писум сативум ) са чворовима у којима се налазе бактерије које фиксирају азот ( Рхизобиум ). (Лево) Коријенски чворови се развијају као резултат симбиотске везе између ризобијалних бактерија и коренових длачица биљке. Бактерија препознаје длаке корена и почиње да се дели (А), улазећи у корен кроз инфекциону нит (Б) која омогућава бактеријама да уђу у ћелије корена, које се деле да би формирале чвор (Ц). (Лево) Енцицлопӕдиа Британница, Инц .; (десно) фотографија, Јохн Каприелиан, Збирка Националног друштва Аудубон / Истраживачи фотографија

У угљеничном циклусу биљке и аутотрофни прокариоти претварају у ћелијске материјале, а органски угљеник се хетеротрофним животним облицима враћа у атмосферу. Главни производ распадања микроорганизама је угљен-диоксид, који настаје услед дисања аеробних организама.

колико људи је Јохн Ваине Гаци убио

Метан, још један гасовити крајњи производ метаболизма угљеника, релативно је мања компонента глобалног угљеничног циклуса, али је важан у локалним ситуацијама и као обновљиви извор енергије за људску употребу. Производња метана врши се од стране високо специјализованих и обавезно анаеробних метаногених прокариота, који су сви археје. Метаногени користе угљен-диоксид као крајњи акцептор електрона и примају електроне из гасовитог водоника (Хдва). Неколико других супстанци могу ови организми претворити у метан, укључујући метанол, мравља киселина сирћетна киселина и метиламини. Упркос изузетно уском спектру супстанци које метаногени могу да користе, производња метана је врло честа током анаеробног разлагања многих органских материјала, укључујући целулозу, скроб, протеине, аминокиселине, масти, алкохоле и већину других супстрата. Стварање метана из ових материјала захтева да друге анаеробне бактерије разграде те супстанце или до ацетата или до угљен-диоксида и гасовитог водоника, које затим користе метаногени. Метаногени подржавају раст осталих анаеробних бактерија у смеши уклањањем гаса водоника који настаје током њихових метаболичких активности за производњу метана. Потрошња гаса водоника подстиче метаболизам других бактерија.

Упркос чињеници да метаногени имају тако ограничену метаболичку способност и да су прилично осетљиви на кисеоник, они су широко распрострањени на Земљи. Велике количине метана производе се у анаеробном стању окружења , као што су мочваре и мочваре , али значајне количине такође се производе у земљишту и од преживара. Најмање 80 процената метана у атмосфери произведено је дејством метаногена, а остатак се ослобађа из лежишта угља или бушотина природног гаса.