СПОСОБЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ПРОКАРИОТ

прокариот
Высокие темпы размножения в благоприятных условиях (взрывной тип размножения).
Способность

долгое время обходиться без размножения в неблагоприятных условиях - находятся в стадии покоя (цисты, споры).

равноценных дочерних клеток без предварительного обмена генетической информацией (амитоз); включает:

1) Фаза роста: увеличение РНК → белка → ДНК, массы и размера клетки.

2) Репликация хромосомной ДНК (по полуконсервативному механизму).

3) Фаза цитокинеза - деление клетки:
у грам(+) бактерий (А) путем формирования перегородки, у грам(-) бактерий (Б) –перетяжки.

4) Фаза расхождения дочерних особей - клетки расходятся или формируют агрегаты (цепочки клеток, тетрады, пакеты и т.д.).

1 - клеточная стенка материнской клетки (толстая линия), заново синтезированная (тонкая линия); 2 - ЦПМ; 3 – мембр. структура; 4 – цитоплазма с нуклеоидом.

(почка), он увеличивается и достигает ее размеров.
Встречаются редко у прокариот

(напр., у фототрофов р. Rhodomicrobium) (у одноклеточных цианобактерий)

Репликация бактериальной хромосомы

Отделение почки от материнской клетки

Репликации бактериальной хромосомы

Вегетативная клетка увеличивается и претерпевает ряд быстрых последовательных бинарных делений.

Образующиеся клетки не растут, а сразу приступают к делению. Образуется от 4 до 1000 мелких клеток – баеоцистов.

1 - клеточная стенка (КС); 2 - ЦПМ;
3 – дополнит. фибриллярный слой КС.

1

2

3

бактерий в непрерывной культуре.

м-о – увеличение числа особей в локальной популяции м-о, вызванное

их размножением.

их число в оптимальных условиях растет в геометрической прогрессии: 20

→ 21 → 22 → … 2n.

N0 - исходное кол-во клеток; Nt – кол-во клеток в

момент времени t; n – число делений за время t (24, 48 часов и т.д.).
Логарифмируя, получим:
lg Nt = lg N0 · n lg 2

- константа скорости деления):

g (время удвоения численности популяции):

– удельная скорость роста.
μ – прирост числа клеток (биомассы)

за единицу времени, например, за час (час-1).
μ различна для разных культур; может меняться в зависимости от условий выращивания.

их масса) удельная скорость роста μ:

В ПК развитие культуры идет в фиксированном объеме среды, условия

все время меняются, численность клеток возрастает, а концентрация субстрата уменьшается.
По мере истощения питательных ресурсов и накопления продуктов обмена до токсичной концентрации рост прекращается.

3. стационарная фаза;
4. фаза отмирания.

Продолжительность - 4-5 часов.
Экспоненциальная фаза – м-о размножаются с мах

скоростью (E. coli делится каждые 15-30 мин). Скорость роста зависит от состава среды, физико-химических факторов среды (t, рН и т.д.). Длительность - 5 - 12 часов.

использования питательного субстрата;
2. накапливаются продукты обмена до токсичной концентрации;
3. увеличивается

плотность популяции, идет конкурентная борьба за источники питания;
4. начинают действовать механизмы регуляции плотности популяции.

бактерий, с одной стороны, и процессом их отмирания, с другой

стороны. Спорообразующие бактерии переходят в фазу споруляции. В этой фазе определяют выход биомассы.
Фаза отмирания – гибель клеток наступает вследствие автолиза (под действием собственных ферментов) и под действием орг. кислот, вырабатываемых бактериями.

– Х0,
где Х0 – исходная биомасса, Хmax – максимальная масса

бактерий.
Скорость размножения бактерий в экспоненциальной фазе.
Продолжительность лаг-фазы.

счетных камер, метода Виноградского-Брида,
используя метод серийных разведений с последующим

высевом суспензии на плотные среды, считая, что одна колония – есть результат развития одной клетки.
Бактериальную массу определяют:
При помощи прямых методов: путем взвешивания (сырую биомассу или сухие отцентрифугированные клетки), по содержанию общего белка, общего азота, общего углерода.
Косвенные методы: измерение оптической плотности бактериальной суспензии, по поглощению О2, по выделению СО2.

стремящаяся к динамическому равновесию.
Непрерывное размножение культуры обеспечивают коррекцией рН,

подачей свежей среды, отбором биомассы.
Такой метод положен в основу непрерывного культивирования в хемостате.

скоростью питательный раствор.
Одновременно происходит постоянный отток бактериальной суспензии, так

что ее объем в культиваторе не изменяется.
Культиватор снабжен мешалкой для равномерного распределения свежей среды, осуществляется аэрация.
Все это создает оптимальные условия для развития культуры.

1 – регулятор
2 – поступление субстрата,
3 – отток (вымывание) смеси субстрата и биомассы,
4 – культура внутри культиватора,
5 – мешалка

(N) сохраняется на постоянном уровне, т.к. скорость деления клеток:



равна скорости

их вымывания из культиватора:

где N - плотность клеток (или количество клеток);
μ – удельная скорость роста (час-1);
f – скорость поступления раствора (скорость протока) (литров/час);
V – объем сосуда (в литрах).

Моно:




μ - удельная скорость роста;
S – концентрация субстрата в

хемостате;
KS – константа сродства м-о к субстрату, численно равная такой концентрации лимитирующего рост субстрата, при которой скорость роста культуры равна ½ ее максимальной величины (μmax/2).

кинетики их роста, конкурентных взаимоотношений и т.д.

питательных веществ, идет размножение м-о, которые разлагают компоненты растительной пищи

– целлюлозу, лигнин и т.д.
Это симбионтное питание (разложение субстратов за счет микробных ферментов).
Численность м-о постоянна - 109 -1010 кл/мл. Излишек м-о выносится из рубца в кишечник, где их биомасса переваривается (источник белка) – симбиотрофное питание.

служат энергетическим субстратом для животных. Газы выделяются.
В рубце устанавливаются

стационарные концентрации субстрата, продуктов метаболизма и биомассы м-о.