Zhrnutie na Kultivácia, rast a metabolizmus baktérií
Kultivácia, Rast a Metabolizmus Baktérií: Kompletný Rozbor
Úvod
Baktériológia a kultivácia baktérií sa zaoberá podmienkami, ktoré umožňujú rast, množenie a štúdium baktérií v laboratórnych podmienkach. Správne nastavenie živín, pH, teploty a plynných podmienok je kľúčové pre reprodukovateľné experimenty, diagnostiku a priemyselnú výrobu biologicky aktívnych látok.
Definícia: Kultivácia baktérií je proces poskytovania vhodného prostredia a podmienok, aby sa baktérie mohli rozmnožovať a prejavovať svoje fyziologické vlastnosti.
Požiadavky baktérií pri kultivácii
Rozdeliť požiadavky na základné skupiny uľahčuje plánovanie kultivácie.
Zdroje energie a uhlíka
- Väčšina baktérií využíva organické látky ako zdroj uhlíka a energie.
- Niektoré baktérie, napr. nitrifikačné, môžu fixovať $N_2$ alebo využívať anorganické zdroje dusíka.
Zdroj dusíka a anorganické ióny
- Dusík: amónne soli, niekedy $N_2$ (fixačné baktérie).
- Anorganické soli:
- fosfáty: PO4^{3-}
- sulfáty: SO4^{2-}
- kationty: Na^+, K^+
Rastové faktory
- Monosacharidy, lipidy, aminokyseliny, koenzýmy sú často nevyhnutné pre rýchly rast a produkciu metabolitov.
Definícia: Rastové faktory sú malé organické molekuly, ktoré baktérie potrebujú v stopovom množstve na správnu funkciu metabolizmu alebo syntézu makromolekúl.
Rastová krivka (dynamika rastu v statickej kultúre)
Rastová krivka znázorňuje zmeny počtu buniek v závislosti od času pri statickej kultivácii (nepridávame živiny ani neodstraňujeme metabolity).
Definícia: Statická kultivácia je kultivácia, pri ktorej sa médium počas experimentu nemodifikuje – nevymieňajú sa živiny ani odpadové látky.
Šesť fáz rastovej krivky
-
Lag fáza (adaptácia)
- Baktérie sa prispôsobujú novému prostrediu, syntetizujú enzýmy a adaptéry.
- Môže dôjsť k poklesu počtu buniek z dôvodu stresu a čiastočného úhynu.
-
Fáza rýchleho rastu (fyziologická mladosť)
- Intenzívna syntéza buněčných zložiek.
- Baktérie sú citlivé na vonkajšie vplyvy (napr. antibiotiká).
-
Logaritmická (exponenciálna) fáza
- Počet buniek rastie logaritmicky; je to najmetabolicky aktívna fáza.
- Produkcia enzýmov, toxínov a sekundárnych metabolitov je najvyššia.
- Dôležitá z priemyselného hľadiska (maximálna produkcia cieľových látok).
-
Fáza spomaleného rastu
- Ubúda množstvo živín, hromadia sa odpadové produkty; rast sa spomaľuje.
- Aktivujú sa inhibičné mechanizmy.
-
Stacionárna fáza
- Počet živých buniek sa vyrovná s počtom odumretých buniek.
- Niektoré baktérie začínajú sporuláciu.
-
Fáza odumierania
- Nedostatok živín a toxické produkty vedú k poklesu počtu živých buniek.
Disociačné (rastové) fázy kolónií
Rozlišujeme fenotypické zmeny kolónií súvisiace s produkciou púzdra a virulenciou:
- M fáza (mucous) – baktérie majú púzdro; väčšina baktérií je virulentná len s púzdrom.
- S fáza (smooth) – bez púzdra, lesklé vlhké kolónie; môžu mať iné faktory virulencie.
- R fáza (rough) – drsné suché kolónie; zvyčajne stratí sa virulencia.
Poznámka: Výnimka je Mycobacterium tuberculosis, ktorá môže byť virulentná v R fáze; pri dobrých kultivačných podmienkach rastie v M alebo S fázach.
Metabolizmus baktérií: základné procesy
Metabolizmus je súbor biochemických reakcií v bunke, u prokaryotov často rýchlejší než u eukaryotov. Reakcie sprostredkúvajú enzýmy.
Katabolické procesy (energeticky výhodné)
- Glykolýza (anaeróbny rozklad cukrov).
- Proteolýza (štiepenie bielkovín a AMK).
- Respirácia:
- Aeróbna: konečným akceptorom elektrónov je kyslík, vznik vody.
- Anaeróbna: konečným akceptorom je iná látka než kyslík.
- Fermentácia: anaeróbny rozklad na produkty ako alkoholové alebo mliečne kyseliny.
Anabolické procesy (syntetické)
- Biosyntéza nukleových kyselín, bielkovín, lipidov, sacharidov, peptidoglykánu, lipopolysacharidov a faktorov virulenc
Zaregistruj sa pre celé zhrnutieUž máš účet? Prihlásiť sa
Kultivácia baktérií
Klíčové pojmy: Baktérie potrebujú zdroj uhlíka, zdroj dusíka, anorganické ióny a rastové faktory, Šesť fáz rastovej krivky: lag, rýchly rast, log, spomalený rast, stacionárna, odumierania, Exponenciálna fáza má najvyššiu metabolickú aktivitu a je priemyselne najdôležitejšia, Lag fáza zahŕňa adaptáciu a môže obsahovať dočasný pokles počtu buniek, M, S, R fázy kolónií opisujú prítomnosť púzdra a súvisia s virulenciou, Katabolizmus zahŕňa glykolýzu, respiráciu a fermentáciu, Anabolizmus robí biosyntézu NK, bielkovín, lipidov a peptidoglykánu, Obligátne aeróby, fakultatívne anaeróby, mikroaerofilné, kapnofilné, striktne anaeróby, aerotolerantné, Kapnofilné baktérie vyžadujú zvýšené CO2 (>10%), Fakultatívne anaeróby môžu prepínať medzi dýchacími dráhami podľa dostupnosti O2, Stacionárna fáza: počet živých = počet mŕtvych, môže začať sporulácia