Фазы развития бактериальной популяции

1. Исходная стационарная фаза (~ 1-2 ч.). Число бактерий не увеличивается, клетки не растут.
2. Лаг-фаза или фаза задержки размножения (~ 2ч.).
3. Log-фаза - логарифмическая или экспоненциальная фаза (~ 3-5ч). Популяция делится с максимальной скоростью и идет увеличение особей в геометрической прогрессии.
4. Фаза отрицательного ускорения (~ 2ч.). Связана с истощением лимитирующего метаболита или накоплением токсических продуктов метаболизма.
5. Стационарная фаза максимума. Количество образующихся и отмирающих клеток одинаково.
6. Фаза ускоренной гибели (~ 3 ч.).
7. Логарифмическая фаза гибели (~ 5 ).
8. Фаза уменьшения скорости отмирания – остающиеся живые особи переходят в состояние покоя.

Энергетический метаболизм бактерий

Аэробы - микроорганизмы, использующих аэробный (окислительный) тип биологоческого окисления субстратов. Метаболизм аэробов осуществляется только при наличии в среде обитания высокой концентрации свободного кислорода, который выполняет функцию конечного акцептора отнятых от субстрата электронов. Культивирование аэробов осуществляют на средах с полным доступом кислорода воздуха.

Облигатные анаэробы - микроорганизмы, использующая анаэробный тип биологического окисления (брожение).Метаболизм осуществляется только в средах с низким окислительно-востановительным потенциалом при отсутствии кислорода.

Повышение концентрации кислорода в среде ведет к гибели вегетативных форм.

Количество извлекаемой в процессе брожения энергии невелико, поэтому облигатные анаэробы вынуждены сбраживать большое количество субстрата.

Факультативные анаэробы - микроорганизмы, способные извлекать энергию из субстратов аэробным (окислительным) и анаэробным (бродильным) путями биологического окисления. Метаболизм может осуществляться как в условиях полного доступа кислорода в среду, так и в условиях анаэробиоза.

Методы создания анаэробиоза

Физические

9. посев в столбик сахарного МПА;

10. кипячение (регенерация) жидких питательных сред с последующим масляным покрытием;

11. механическое удаление кислорода в анаэростатах;

12. замена кислорода индиферентным газом;

13. трубки Вейона-Виньяля.

Химические

14. аппарат Аристовского;

15. свеча Омелянского (щелочной р-р пирогаллола);

16. использование химических акцепторов кислорода: глюкозы, пировиноградной кислоты, муравьинокислого натрия и др.

Биологические

17. среда Китта-Тароцци

18. метод Фортнера

Анаэробы — организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратного фосфорилирования, конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование.

Анаэробное дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов при использовании в качестве конечного акцептора протонов не кислорода, а других веществ (например, нитратов) и относится к процессам энергетического обмена (катаболизм, диссимиляция), которые характеризуются окислением углеводов, липидов и аминокислот до низкомолекулярных соединений.

Аэробные и анаэробные бактерии предварительно идентифицируются в жидкой питательной среде по градиенту концентрации O2:

1. Облигатные аэробные (нуждающихся в кислороде) бактерии в основном собираются в верхней части пробирки, чтобы поглощать максимальное количество кислорода. (Исключение: микобактерии — рост пленкой на поверхности из-за восколипидной мембраны.)

2. Облигатные анаэробные бактерии собираются в нижней части, чтобы избежать кислорода (либо не дают роста).
3. Факультативные бактерии собираются в основном в верхнем (окислительное фосфорилирование является наиболее выгодным, чем гликолиз), однако они могут быть найдены на всем протяжении среды, так как от O₂ не зависят.
4. Микроаэрофилы собираются в верхней части пробирки, но их оптимум — малая концентрация кислорода.
5. Аэротолерантныеанаэробы не реагируют на концентрации кислорода и равномерно распределяются по пробирке.

Для измерения потенциала среды М. Кларк предложил использовать величину pH20 — отрицательный логарифм парциального давления газообразного водорода. Диапазон [0-42,6] характеризует все степени насыщения водного раствора водородом и кислородом. Аэробы растут при более высоком потенциале [14-20], факультативные анаэробы [0-20], а облигатные — при наиболее низком [0-10].)[2]

Классификация анаэробов, различают:

Факультативные анаэробы

Капнеистические анаэробы и микроаэрофилы

Аэротолерантные анаэробы

Умеренно-строгие анаэробы

Облигатные анаэробы

Если организм способен переключаться с одного метаболического пути на другой (например, с анаэробного дыхания на аэробное и обратно), то его условно относят к факультативным анаэробам[3].

До 1991 года в микробиологии выделяли класс капнеистических анаэробов, требовавших пониженной концентрации кислорода и повышенной концентрации углекислоты (Бруцеллы бычьего типа — B. abortus)[2]

Умеренно-строгий анаэробный организм выживает в среде с молекулярным O₂, однако не размножается. Микроаэрофилы способны выживать и размножаться в среде с низким парциальным давлением O₂.

Если организм не способен «переключиться» с анаэробного типа дыхания на аэробный, но не гибнет в присутствии молекулярного кислорода, то он относится к группе аэротолерантных анаэробов. Например, молочнокислые и многие маслянокислые бактерии

Облигатные анаэробы в присутствии молекулярного кислорода O2 гибнут — например, представители (рода бактерий и архей: Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium). Такие анаэробы постоянно живут в лишенной кислорода среде. К облигатным анаэробам относятся некоторые бактерии, дрожжи, жгутиковые и инфузории.