Розмноження бактерій шляхом ділення найпоширеніший метод збільшення чисельності мікробної популяції. Після поділу відбувається ріст бактерій до вихідного розміру, для чого необхідні певні речовини (фактори росту).
Способи розмноження бактерій різні, але для більшості їх видів властива форма безстатевого розмноження способом ділення. Способом брунькування бактерії розмножуються виключно рідко. Статеве розмноження бактерій присутня в примітивній формі.
Рис. 1. На фото бактеріальна клітина в стадії поділу.
Генетичний апарат бактерій
Якщо клітинний розподіл випереджає процес поділу, то утворюються багатоклітинні палички і коки.
При синхронному клітинному розподілі утворюються дві повноцінні дочірні клітини.
Якщо нуклеотид ділиться швидше самої клітини, то утворюються многонуклеотідние бактерії.
Способи поділу бактерій
Розподіл за допомогою розламування
Розподіл за допомогою розламування характерно для сибіркових бацил. В результаті такого поділу клітини переламуються в місцях зчленування, розриваючи цитоплазматические містки. Далі відштовхуються одна від одної, утворюючи ланцюжки.
Ковзаюче поділ
При змінному поділі після поділу клітина відокремлюється і як би ковзає по поверхні іншої клітини. Даний спосіб поділу характерний для деяких форм ешерихій.
посічених поділ
При посічених поділі одна з розділилися клітин вільним кінцем описує дугу кола, центром якого є точка її контакту з іншого клітиною, утворюючи римську п'ятірку або клинопис (коринебактерії дифтерії, лістерії).
Рис. 6. На фото бактерії палочковидной форми, що утворюють ланцюжки (сібіреязвенние палички).
Рис. 7. На фото ковзний спосіб поділу кишкових паличок.
Рис. 8. посічених спосіб поділу коринебактерий.
Вид скупчень бактерій після поділу
Скупчення клітин, які діляться мають різноманітну форму, яка залежить від напрямку площини поділу.
Кулясті бактерії розташовуються по одному, по двоє (диплококи), пакетами, ланцюжками або як грона винограду. Паличкоподібні бактерії ланцюжками.
Спіралеподібні бактерії хаотично.
Рис. 9. На фото мікрококи. Вони круглі, гладкі, мають білу, жовту і червону забарвлення. У природі мікрококи поширені повсюдно. Живуть в різних порожнинах людського організму.
Рис. 10. На фото бактерії диплококи Streptococcus pneumoniae.
Рис. 11. На фото бактерії сарціни. Кокковидной бактерії з'єднуються в пакети.
Рис. 12. На фото бактерії стрептококи (від грецького «стрептос» ланцюжок). Розташовуються ланцюжками. Є збудниками цілого ряду захворювань.
Рис. 13. На фото бактерії «золотисті» стафілококи. Розташовуються, як «грона винограду». Скупчення мають золотисте забарвлення. Є збудниками цілого ряду захворювань.
Рис. 14. На фото покручені бактерії лептоспіри збудники багатьох захворювань.
Рис. 15. На фото паличкоподібні бактерії роду Vibrio.
Швидкість поділу бактерій
Швидкість поділу бактерій вкрай висока. В середньому одна бактеріальна клітина ділиться кожні 20 хвилин. Протягом лише однієї доби одна клітина утворює 72 покоління потомства. Мікобактерії туберкульозу поділяються повільно. Весь процес розподілу займає у них близько 14 годин.
Рис. 16. На фото відображений процес поділу клітини стрептокока.
статеве розмноження бактерій
у 1946 році вченими було виявлено статеве розмноження в примітивній формі. При цьому гамети (чоловічі та жіночі статеві клітини) не утворюються, проте деякі клітини обмінюються генетичним матеріалом ( генетична рекомбінація ).
Передача генів здійснюється в результаті кон'югації однонаправленного перенесення частини генетичної інформації у вигляді плазмид при контакті бактеріальних клітин.
Плазміди є молекули ДНК невеликого розміру. Вони не пов'язані з геномом хромосом і здатні подвоюватися автономно. У плазмидах міститися гени, які підвищують стійкість бактеріальних клітин до несприятливих умов зовнішнього середовища. Бактерії часто передають ці гени один одному. Відзначається також передача генної інформації бактеріям іншого виду.
При відсутності справжнього статевого процесу саме кон'югація грає величезну роль при обміні корисними ознаками. Так передається здатність бактерій проявляти лікарську стійкість. Для людства особливо небезпечним є передача стійкості до антибіотиків між хвороботворними популяціями.
Рис. 17. На фото момент кон'югації двох кишкових паличок.
Фази розвитку бактеріальної популяції
При посівах на живильне середовище розвиток бактеріальної популяції проходить кілька фаз.
вихідна фаза
вихідна фаза це період від моменту посіву до їх зростання. В середньому вихідна фаза триває 1 2 години.
Фаза затримки розмноження
Це фаза інтенсивного росту бактерій. Її тривалість становить близько 2-х годин. Вона залежить від віку культури, періоду пристосування, якості поживного середовища та ін.
Логарифмічна фаза
В цю фазу відзначається пік швидкості розмноження і збільшення бактеріальної популяції. Її тривалість становить 5 6 годин.
Фаза негативного прискорення
В цю фазу відзначається спад швидкості розмноження, зменшується кількість діляться і збільшується число загиблих бактерій. Причина негативного прискорення виснаження живильного середовища. Її тривалість становить близько 2-х годин.
Стаціонарна фаза максимуму
В стаціонарну фазу відзначається рівну кількість загиблих і новостворених особин. Її тривалість становить близько 2-х годин.
Фаза прискорення загибелі
В цю фазу прогресивно зростає кількість загиблих клітин. Її тривалість становить близько 3-х годин.
Фаза логарифмічною загибелі
В цю фазу клітини бактерій відмирають з постійною швидкістю. Її тривалість становить близько 5-ї години.
Фаза зменшення швидкості відмирання
В цю фазу залишилися живими клітини бактерій переходять в стан спокою.
Рис. 18. На малюнку відображена крива зростання бактеріальної популяції.
Рис. 19. На фото колонії синьогнійної палички синьо-зеленого кольору, колонії микрококков жовтого кольору, колонії Bacterium prodigiosum криваво-червоного кольору і колонії Bacteroides niger чорного кольору.
Рис. 20. На фото колонії бактерій. Кожна колонія потомство однієї-єдиної клітини. У колонії число клітин обчислюється мільйонами. виростає колонія за 1 3 діб.
Розподіл магніточутливих бактерій
у 1970-х роках були відкриті бактерії, що мешкають в морях, які мали почуття магнетизму. Магнетизм дозволяє цим дивним істотам орієнтуватися по лініях магнітного поля Землі і знаходити сірку, кисень і інші, так необхідні їй речовини. Їх «компас» представлено магнітосомамі, які складаються з магніту. При розподілі магніточутливі бактерії ділять свій компас. При цьому перетяжки при розподілі стає явно недостатньо, тому бактеріальна клітина згинається і робить різкий перелом.
Рис. 21. На фото момент поділу магніточутливого бактерії.
Зростання бактерій
Спочатку поділу бактеріальної клітини дві молекули ДНК розходяться в різні кінці клітини. Далі клітина ділиться на дві рівноцінні частини, які відокремлюються один від одного і збільшуються до вихідного розміру. Швидкість поділу багатьох бактерій становить в середньому 20 30 хвилин. Протягом лише однієї доби одна клітина утворює 72 покоління потомства.
Маса клітин в процесі росту і розвитку швидко поглинає поживні речовини з навколишнього середовища. Цьому сприяють сприятливі фактори зовнішнього середовища температурний режим, достатня кількість поживних речовин, необхідна pH середовища. Для клітин аеробів необхідний кисень. Для анаеробів він становить небезпеку. Однак безмежне розмноження бактерій в природі не відбувається. Сонячне світло, сухе повітря, нестача їжі, висока температура навколишнього середовища та інші фактори згубно діють на бактеріальну клітину.
Рис. 22. На фото момент поділу клітини.
Фактори зростання
Для росту бактерій необхідні певні речовини (фактори росту), частина з яких синтезується самою клітиною, частина надходить з навколишнього середовища. Потреба в факторах зростання у всіх бактерій різна.
Потреба в факторах росту є постійною ознакою, що дозволяє використовувати його для ідентифікації бактерій, підготовці поживних середовищ і використовувати в біотехнології.
Фактори зростання бактерій (бактеріальні вітаміни) хімічні елементи, більшістю з яких є водорозчинні вітаміни групи В. У цю групу входять так само гемін, холін, пуринові і піримідинові підстави і інші амінокислоти. При відсутності факторів росту настає бактеріостаз.
Бактерії використовують фактори росту в мінімальних кількостях і в незмінному вигляді. Ряд хімічних речовин цієї групи входять до складу клітинних ферментів.
Рис. 23. На фото момент поділу палочковидной бактерії.
Найважливіші бактеріальні фактори росту
- Вітамін В1 (тіамін) . Бере участь у вуглеводному обміні.
- Вітамін В2 »(рибофлавін) . Бере участь в окисно-відновних реакціях.
- Пантотеновакислота є складовою частиною коферменту А.
- Вітамін В6 (піридоксин) . Бере участь в обміні амінокислот.
- Вітаміни В12 (кобаламін речовини, що містять кобальт). Беруть активну участь в синтезі нуклеотидів.
- Фолієва кислота . Деякі її похідні входять до складу ферментів, які каталізують процеси синтезу пуринових і піримідинових основ, а також деяких амінокислот.
- Біотин . Бере участь в азотистом обміні, а також каталізує синтез ненасичених жирних кислот.
- Вітамін РР (нікотинова кислота). Бере участь в окисно-відновних реакціях, утворенніферментів і обміні ліпідів і вуглеводів.
- Вітамін Н (параамінобензойна кислота). Є фактором росту багатьох бактерій, в тому числі що населяють кишечник людини. З параамінобензойноїкислоти синтезується фолієва кислота.
- Гемин . Є складовою частиною деяких ферментів, які беруть участь в реакціях окислення.
- Холін . Бере участь в реакціях синтезу ліпідів клітинної стінки. Є постачальником метильної групи при синтезі амінокислот.
- Пуринові і піримідинові підстави (аденін, гуанін, ксантин, гіпоксантин, цитозин, тимін і урацил). Речовини необхідні головним чином в якості компонентів нуклеїнових кислот.
- Амінокислоти . Ці речовини є складовими білків клітини.
Потреба в факторах зростання деяких бактерій
Бактерії сапрофіти живляться органічними речовинами загиблих організмів. Вони споживають мінімум поживних речовин. Бактерії паразити потребують підвищеної кількості амінокислот і інших чинників зростання.
ауксотрофи для забезпечення життєдіяльності потребують надходження хімічних речовин із зовні. Наприклад, клостридії не здатні синтезувати лецитин і тирозин. Стафілококи потребують надходження лецитину і аргініну. Стрептококи потребують надходження жирних кислот компонентів фосфоліпідів. Коринебактерії і шигели потребують надходження нікотинової кислоти. Золотисті стафілококи, пневмококи і бруцелли потребують надходження вітаміну В1. Стрептококи і бацили правця в пантотенової кислоті.
Прототрофи самостійно синтезують необхідні речовини.
Рис. 24. Різні умови навколишнього середовища по-різному впливають на ріст колоній бактерій. Зліва стабільне зростання у вигляді повільно ширшого кола. Справа швидке зростання у вигляді «пагонів».
Вивчення потреби бактерій в факторах росту дозволяє вченим одержувати велику мікробну масу, так необхідну при виготовленні антимікробних препаратів, сироваток і вакцин.
Докладно про бактеріяx читай в статтях:
«»,
« »,
« ».
Розмноження бактерій є механізмом підвищення числа мікробної популяції. Розподіл бактерій основний спосіб розмноження. Після поділу бактерії повинні досягти розмірів дорослих особин. Зростання бактерій відбувається шляхом швидкого поглинання поживних речовин їх навколишнього середовища. Для росту необхідні певні речовини (фактори росту), частина з яких синтезує сама бактеріальна клітина, частина надходить з навколишнього середовища.
Вивчаючи зростання і розмноження бактерій, учені постійно відкривають корисні властивості мікроорганізмів, використання яких в повсякденному житті і на виробництві обмежується тільки їх властивостями.