Delen:
Wat is de Bacterial Growth Curve? Belangrijkste kenmerken
de bacteriële groeicurve het is een grafische weergave van de groei van een bacteriepopulatie in de loop van de tijd. Analyseren hoe bacterieculturen groeien is cruciaal om met deze micro-organismen te kunnen werken.
Om deze reden hebben microbiologen instrumenten ontwikkeld waarmee ze hun groei beter kunnen begrijpen.
Tussen de jaren zestig en tachtig was de bepaling van bacteriegroei een belangrijk hulpmiddel in verschillende disciplines, zoals microbiële genetica, biochemie, moleculaire biologie en microbiële fysiologie.
In het laboratorium worden bacteriën gewoonlijk gekweekt in een voedingsbouillon die zich in een buis of op een agarplaat bevindt.
Deze gewassen worden beschouwd als gesloten systemen omdat de voedingsstoffen niet worden vernieuwd en de afvalproducten niet worden geëlimineerd.
Onder deze omstandigheden neemt de celpopulatie voorspelbaar toe en neemt vervolgens af.
Naarmate de populatie in een gesloten systeem groeit, volgt het een patroon van stadia, de groeicurve.
De 4 stadia van bacteriegroei
Bacteriële groeiperiode-gegevens produceren typisch een curve met een reeks goed gedefinieerde fasen: aanpassingsfase (vertraging), exponentiële groeifase (log), stationaire fase en sterfte-fase.
1- Aanpassingsfase
De aanpassingsfase, ook wel de vertragingsfase genoemd, is een relatief vlakke periode in de grafiek, waarin de populatie niet lijkt te groeien of in een zeer langzaam tempo groeit.
De groei wordt vertraagd, voornamelijk omdat de geïnoculeerde bacteriële cellen een bepaalde tijdsperiode nodig hebben om zich aan te passen aan de nieuwe omgeving.
In deze periode zijn de cellen bereid zich te vermenigvuldigen; dit betekent dat ze de moleculen moeten synthetiseren die nodig zijn om dit proces uit te voeren.
Gedurende deze periode van vertraging worden enzymen, ribosomen en nucleïnezuren die nodig zijn voor groei gesynthetiseerd; energie wordt ook gegenereerd in de vorm van ATP. De lengte van de vertragingsperiode varieert enigszins van de ene populatie tot de andere.
2- Exponentiële fase
Aan het begin van de exponentiële groeifase zijn alle activiteiten van de bacteriecellen gericht op het vergroten van de celmassa.
In deze periode produceren de cellen verbindingen zoals aminozuren en nucleotiden, de respectieve bouwstenen van eiwitten en nucleïnezuren.
Tijdens de exponentiële of logaritmische fase delen cellen met een constante snelheid en nemen hun getallen tijdens elk interval met hetzelfde percentage toe.
De duur van deze periode is variabel, het duurt zo lang als de cellen voedingsstoffen hebben en de omgeving gunstig is.
Omdat bacteriën tijdens deze periode van actieve vermenigvuldiging gevoeliger zijn voor antibiotica en andere chemicaliën, is de exponentiële fase uit medisch oogpunt erg belangrijk.
3- Stationaire fase
In de stationaire fase komt de populatie in een overlevingsmodus waarin de cellen stoppen met groeien of langzaam groeien.
De curve wordt genivelleerd omdat de celdoodsnelheid de snelheid van celvermenigvuldiging in evenwicht brengt.
De afname van de groeisnelheid wordt veroorzaakt door uitputting van voedingsstoffen en zuurstof, uitscheiding van organische zuren en andere biochemische verontreinigingen in het groeimedium en een hogere dichtheid van cellen (competitie).
De tijd dat de cellen in de stationaire fase blijven, varieert afhankelijk van de soort en de omgevingscondities.
Sommige populaties van organismen blijven een paar uur in de stationaire fase, terwijl andere dagen dagen blijven.
4- Fase van overlijden
Naarmate de beperkende factoren toenemen, beginnen de cellen met een constante snelheid te sterven, letterlijk aan het vergaan in hun eigen afval. De curve kantelt nu naar beneden om de doodsfase in te gaan.
De snelheid waarmee de dood plaatsvindt hangt af van de relatieve weerstand van de soort en hoe giftig de omstandigheden zijn, maar deze is over het algemeen langzamer dan de exponentiële groeifase.
In het laboratorium wordt koeling gebruikt om de progressie van de sterfte te vertragen, zodat de gewassen zo lang mogelijk levensvatbaar blijven.
referenties
- Hall, B.G., Acar, H., Nandipati, A., & Barlow, M. (2013). Groeipercentages gemakkelijk gemaakt. Moleculaire biologie en evolutie, 31(1), 232-238.
- Hogg, S. (2005). Essentiële microbiologie.
- Nester, E.W., Anderson, D.G., Roberts, E.C., Pearsall, N.N., & Nester, M.T. (2004). Microbiologie: een menselijk perspectief (4de ed.).
- Talaro, K. P., & Talaro, A. (2002). Foundations in Microbiology (4de ed.).
- Zwietering, M., Jongenburger, I., Rombouts, F., en Van Riet, K. (1990). Modellering van de bacteriële groeicurve. Applied and Enviromental Microbiology, 56(6), 1875-1881.