Rozmnażanie mikroorganizmów - wzrost stężenia mikroorganizmów w jednostkowej objętości pożywki, mający na celu zachowanie gatunku.
Mikroorganizmy charakteryzują się:
różnorodne metody rozmnażania;
przejście z jednej metody hodowlanej na inną;
możliwość korzystania z kilku metod jednocześnie;
wysoki wskaźnik reprodukcji.
Metody rozmnażania mikroorganizmów
I. Seksualny zmetoda hodowlana obserwowane tylko u eukariontów.
II. Bezpłciowe metody rozmnażania.
Równopowierzchniowe binarne rozszczepienie poprzeczne (podział prosty, podział izomorficzny, mitoza) obserwowane u większości mikroorganizmów jednokomórkowych (bakterie, riketsje, pierwotniaki, drożdże), w efekcie powstają dwa nowe pełnoprawne osobniki potomne, wyposażone w informację genetyczną komórki macierzystej, symetryczne względem osi podłużnej i poprzecznej, sama komórka macierzysta znika.
Jednocześnie u większości bakterii Gram+ podział następuje poprzez syntezę przegrody poprzecznej rozciągającej się od obwodu do środka (ryc. 63A). Komórki większości bakterii Gram dzielą się przez zwężenie komórki (komórka staje się cieńsza w środku) (Ryc. 63B).
Pączkowanie (nierówne rozszczepienie binarne) widoczne u członków rodzaju Francisella I Mykoplazma i grzybów drożdżopodobnych. Podczas pączkowania komórka macierzysta daje początek komórce potomnej: na jednym z biegunów komórki macierzystej tworzy się mały wyrostek (pączek), który zwiększa się w procesie wzrostu. Stopniowo nerka osiąga rozmiar komórki macierzystej, po czym się rozdziela. Nerkowy CS jest całkowicie syntetyzowany na nowo (ryc. 63B). W procesie pączkowania obserwuje się symetrię tylko względem osi podłużnej. Istnieją różnice morfologiczne i fizjologiczne między komórkami macierzystymi i potomnymi. Nowa komórka potomna lepiej przystosowuje się do zmieniających się warunków.
Fragmentacja form nitkowatych charakterystyczny dla rodzaju promieniowce I Mykoplazma.
Tworzenie egzospor Charakterystyka Streptomycetes, grzyby drożdżopodobne i pleśniowe.
specjalny cykl rozwojowy taja widziany w Chlamydia. Tylko formy wegetatywne chlamydii (ciała siatkowate lub początkowe) są zdolne do podziału w komórkach makroorganizmu. Ich cykl, składający się z kilku podziałów, kończy się utworzeniem form pośrednich, z których powstają ciała elementarne, dające początek formom wegetatywnym. Po zniszczeniu ściany wakuoli i komórki gospodarza, ciała elementarne są uwalniane i cykl się powtarza. Cykl trwa 40-48 godzin.
Podział wielokrotny opisano dla jednej grupy jednokomórkowych cyjanobakterii. Rozszczepienie wielokrotne opiera się na zasadzie równego rozszczepienia binarnego. Różnica polega na tym, że w tym przypadku po rozszczepieniu binarnym powstałe komórki potomne nie rosną, ale ponownie przechodzą podział (ryc. 63D).
Podział wielokrotny (schizogonia) opisana również u pierwotniaków (zarodźca malarii): materiał jądrowy jest podzielony na wiele jąderek, otoczonych fragmentami cytoplazmy, w wyniku czego powstaje wiele komórek potomnych.
Mechanizm i fazy podziału prostego
A. Wzrost do pewnego stopnia dojrzałości. Wzrost komórek nie jest nieograniczony, a po osiągnięciu określonej wielkości komórka bakteryjna zaczyna się dzielić. Wzrost komórek spowalnia podczas podziału i rozpoczyna się ponownie po podziale.
B. Kariokineza ( replikacja DNA i D podział nukleoidów). Z dojrzałej cytoplazmy dociera sygnał, który aktywuje gen inicjatora na DNA. Mikroorganizmy pod działaniem genu inicjatora syntetyzują białko inicjatora, które działa na gen replikatora - specjalny odcinek DNA, z którego rozpoczyna się duplikacja i podział DNA na dwie nici.
Podział cząsteczki DNA (replikacja) zachodzi zgodnie z mechanizmem półkonserwatywnym i zwykle zawsze poprzedza podział komórki. Replikacja DNA rozpoczyna się w miejscu przyłączenia kolistego chromosomu do CMP, gdzie zlokalizowany jest aparat enzymatyczny odpowiedzialny za replikację.
Mechanizm replikacji DNA wyraża się w zrywaniu wiązań wodorowych między jego dwoma łańcuchami polinukleotydowymi, ich rozwijaniu i syntezie za pomocą polimerazy DNA wzdłuż każdego starego łańcucha nowych łańcuchów z komplementarną sekwencją zasad. Po dywergencji w komórki potomne wzdłuż jednego starego i jednego nowego łańcucha polinukleotydowego, przywracane są wiązania wodorowe między nimi i powstaje półkonserwatywny dwuniciowy DNA.
Zwykle istnieje pewien czasowy związek między replikacją chromosomu a podziałem komórki bakteryjnej. Narażenie na różne czynniki chemiczne i fizyczne, prowadzące do zahamowania replikacji DNA, zatrzymuje również podziały komórkowe. Jednak w pewnych warunkach połączenie między obydwoma procesami może zostać zerwane, a komórki mogą dzielić się przy braku syntezy DNA.
B. Cytokineza (podział komórki). Równolegle z replikacją cząsteczek DNA dochodzi do syntezy błony w pobliżu mezosomu, w obszarze kontaktu DNA z CPM. Powstanie przegrody prowadzi do podziału komórki. Moment inicjujący podział komórki jest końcem replikacji DNA. Prowadzi to do rozdzielenia potomnych cząsteczek DNA i powstania oddzielnych chromosomów. Nowo utworzone komórki potomne oddzielają się od siebie.
Zahamowanie syntezy błon przed zakończeniem replikacji prowadzi do przerwania procesu podziału: komórka przestaje się dzielić i rośnie na długość. U niektórych bakterii utworzenie przegrody nie prowadzi do podziału komórki: powstają komórki wielokomorowe.
D. Rozbieżność powstałych komórek potomnych występuje w wyniku lizy środkowej warstwy COP. Jeśli po wielokrotnym podziale w tej samej płaszczyźnie komórki nie rozchodzą się, tworzą się łańcuchy w kształcie pręta (bakcyl) Lub kulisty(Paciorkowiec) komórki lub sparowane komórki(Neisseria) . Separacja komórek jest możliwa przy izolacji jednej z komórek poprzez poruszanie się po powierzchni drugiej, w wyniku czego bakterie znajdują się nieporządny (Escherichia). Jeżeli podczas separacji jedna z komórek potomnych, nie odrywając się od punktu podziału, porusza się po łuku, a V-kształtny formularz (Corynebacterium, Bifidobakterie). Po rozszczepieniu binarnym i rozbieżności komórek w kilku płaszczyznach, skupiska komórek o różnych kształtach: pęczki (Staphylococcus), pakiety (Sarcina) (ryc. 65). Jeśli podział nukleoidów poprzedza podział komórki, multinukleoid mikroorganizmy. Pod wpływem niekorzystnych czynników zewnętrznych (sole kwasów żółciowych, promienie UV, środki powierzchniowo czynne, antybiotyki) podziały komórkowe mogą zostać zatrzymane przy jednoczesnym utrzymaniu wzrostu. W tym przypadku tworzenie wydłużonych nitkowaty komórki.
Ryż. 65. Podział ziarniaków
Okres generacji- przedział czasu, w którym liczba bakterii podwaja się. Tempo rozmnażania mikroorganizmów i okres generacji zależą od rodzaju mikroorganizmu, wielkości i właściwości inokulum, składu pożywki, jej pH, napowietrzenia, temperatura inkubacji i inne czynniki. W sprzyjających warunkach wiele mikroorganizmów dzieli się w ciągu 15–30 minut. (mi. coli, S. Typhi). W kapryśnych mikroorganizmach podział przeprowadza się po 45–90 minutach (Paciorkowiec, Corynebacterium) a nawet po 18 godzinach (M. gruźlica).