منحنى النمو البكتيري: الخصائص الرئيسية - مادة الاحياء - 2025

في منحنى نمو البكتيريا هو تمثيل بياني لنمو السكان البكتيريا مع مرور الوقت. يعد تحليل كيفية نمو الثقافات البكتيرية أمرًا بالغ الأهمية لتتمكن من العمل مع هذه الكائنات الحية الدقيقة.

لهذا السبب ، طور علماء الأحياء الدقيقة أدوات تسمح لهم بفهم نموها بشكل أفضل.

بين الستينيات والثمانينيات من القرن الماضي ، كان تحديد معدلات نمو البكتيريا أداة مهمة في مختلف التخصصات ، مثل علم الوراثة الميكروبية ، والكيمياء الحيوية ، والبيولوجيا الجزيئية ، وعلم وظائف الأعضاء الميكروبي.

في المختبر ، تُزرع البكتيريا عمومًا في مرق مغذي موجود في أنبوب أو على طبق أجار.

تعتبر هذه المحاصيل أنظمة مغلقة لأن العناصر الغذائية لا يتم تجديدها ولا يتم إزالة النفايات.

في ظل هذه الظروف ، يزداد عدد الخلايا بشكل متوقع ثم ينخفض.

مع نمو عدد السكان في نظام مغلق ، فإنه يتبع نمطًا من المراحل يسمى منحنى النمو.

المراحل الأربع لنمو البكتيريا

عادةً ما تنتج بيانات فترة النمو البكتيري منحنى بسلسلة من المراحل المحددة جيدًا: مرحلة التكيف (تأخر) ، مرحلة النمو الأسي (سجل) ، المرحلة الثابتة ، ومرحلة الموت.

1- مرحلة التكيف

مرحلة التكيف ، والمعروفة أيضًا باسم مرحلة التأخر ، هي فترة مسطحة نسبيًا على الرسم البياني ، حيث يبدو أن السكان لا ينموون أو ينموون بمعدل بطيء جدًا.

يتأخر النمو بشكل رئيسي لأن الخلايا البكتيرية الملقحة تتطلب فترة من الوقت للتكيف مع البيئة الجديدة.

في هذه الفترة تستعد الخلايا للتكاثر ؛ هذا يعني أنه يجب عليهم تصنيع الجزيئات اللازمة لتنفيذ هذه العملية.

خلال فترة التأخير هذه ، يتم تصنيع الإنزيمات والريبوسومات والأحماض النووية اللازمة للنمو ؛ يتم توليد الطاقة أيضًا في شكل ATP. يختلف طول فترة التأخر إلى حد ما من مجتمع إلى آخر.

2- المرحلة الأسية

في بداية مرحلة النمو الأسي ، يتم توجيه جميع أنشطة الخلايا البكتيرية نحو زيادة كتلة الخلية.

خلال هذه الفترة ، تنتج الخلايا مركبات مثل الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات ، وهي اللبنات الأساسية الخاصة بالبروتينات والأحماض النووية.

أثناء المرحلة الأسية أو اللوغاريتمية ، تنقسم الخلايا بمعدل ثابت وتزداد أعدادها بنفس النسبة المئوية خلال كل فترة زمنية.

مدة هذه الفترة متغيرة ، وستستمر طالما أن الخلايا تحتوي على مغذيات والبيئة مواتية.

نظرًا لأن البكتيريا أكثر عرضة للمضادات الحيوية والمواد الكيميائية الأخرى خلال هذا الوقت من الضرب النشط ، فإن المرحلة الأسية مهمة جدًا من الناحية الطبية.

3- المرحلة الثابتة

في المرحلة الثابتة ، يدخل السكان في وضع البقاء حيث تتوقف الخلايا عن النمو أو تنمو ببطء.

يتساوى المنحنى لأن معدل موت الخلية يوازن معدل تكاثر الخلايا.

الانخفاض في معدل النمو ناتج عن استنفاد العناصر الغذائية والأكسجين ، وإفراز الأحماض العضوية وغيرها من الملوثات البيوكيميائية في وسط النمو ، وزيادة كثافة الخلايا (المنافسة).

يختلف طول الوقت الذي تبقى فيه الخلايا في المرحلة الثابتة باختلاف الأنواع والظروف البيئية.

تبقى بعض مجموعات الكائنات الحية في الطور الثابت لبضع ساعات ، بينما يبقى البعض الآخر لأيام.

4- مرحلة الموت

مع تكثيف العوامل المقيدة ، تبدأ الخلايا في الموت بمعدل ثابت ، وتهلك حرفيًا في فضلاتها. ينحدر المنحنى الآن لأسفل للدخول في مرحلة الموت.

تعتمد السرعة التي تحدث بها الوفاة على الصلابة النسبية للأنواع ومدى سمية الظروف ، ولكنها عمومًا أبطأ من مرحلة النمو الأسي.

في المختبر ، يتم استخدام التبريد لتأخير تقدم مرحلة الموت ، بحيث تظل الثقافات قابلة للحياة لأطول فترة ممكنة.

المراجع

1. Hall ، BG ، Acar ، H. ، Nandipati ، A. ، & Barlow ، M. (2013). معدلات النمو سهلة. علم الأحياء الجزيئي والتطور ، 31 (1) ، 232-238.
2. هوغ ، س. (2005). علم الأحياء الدقيقة الأساسي.
3. نيستر ، إي دبليو ، أندرسون ، دي جي ، روبرتس ، إي سي ، بيرسال ، إن إن ، ونيستر ، إم تي (2004). علم الأحياء الدقيقة: منظور بشري (الطبعة الرابعة).
4. Talaro ، KP ، & Talaro ، A. (2002). أسس في علم الأحياء الدقيقة (الطبعة الرابعة).
5. Zwietering، M.، Jongenburger، I.، Rombouts، F.، & Van Riet، K. (1990). نمذجة منحنى النمو البكتيري. علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي ، 56 (6) ، 1875-1881.