La croissance des cellules bactériennes - expliqué! (Avec figure)
Croissance cellulaire et reproduction:
Une cellule bactérienne individuelle grossit lorsque les conditions environnementales sont favorables à sa croissance. Chaque cellule grandit pour atteindre environ le double de sa taille (Figure 2.15).
Dans le cas de bactéries sphériques, le diamètre de la cellule double, tandis que dans d'autres, la cellule s'allonge pour doubler sa longueur initiale.
Une telle croissance s'appelle «croissance cellulaire». Lorsqu'une cellule bactérienne atteint presque le double de sa taille, elle se divise en deux cellules par un processus appelé "fission binaire". Ainsi, la reproduction des bactéries se fait par fission binaire. Le terme binaire implique que chaque cellule bactérienne mère se divise (fission: division) en deux (bi: deux) cellules bactériennes filles.
Au cours de la division, la membrane cellulaire et la paroi cellulaire situées au centre de la cellule mère se développent vers l'intérieur depuis des côtés opposés jusqu'à ce qu'elles se rencontrent et à partir d'une paroi de séparation appelée «septum».
Le septum divise la cellule en deux moitiés égales, qui sont ensuite pincées pour former deux nouvelles cellules mères filles. Sa molécule d'ADN se réplique en deux molécules d'ADN similaires, de sorte que chaque cellule fille reçoive une molécule d'ADN. D'autres substances cellulaires sont également réparties également entre les deux cellules filles.
Croissance de bactéries:
Dans le cas de plantes et d'animaux supérieurs, la croissance implique une augmentation de la taille d'un individu. Bien que chaque cellule bactérienne se développe également en augmentant sa taille, cette croissance cellulaire est difficile à percevoir normalement et a peu d’importance; c'est plutôt le nombre de cellules produites au bout d'un certain intervalle de temps qui peut être perçu et a une importance définie.
C'est pourquoi; La «croissance des bactéries» est définie comme une augmentation du nombre de cellules bactériennes. Le «taux de croissance» des bactéries est défini comme l'augmentation du nombre de cellules bactériennes par unité de temps. Le temps nécessaire à une population donnée de bactéries pour doubler est appelé «temps de génération» ou «temps de doublement». Il varie parmi les bactéries de quelques minutes à quelques heures.
Croissance exponentielle ou logarithmique:
Lorsque la croissance des bactéries se produit par fission binaire, une seule bactérie (1) se développe en 1, 2, 4, 8, 16 et ainsi de suite, qui peut également être exprimée en 1 x 2 0, 1 x 2 1, 1 x 2 2, 1 x 2 3, 1 x 2 4, ……………… .. 1 x 2 n respectivement. Ce type de croissance, dans lequel le nombre de cellules double au cours de chaque unité de temps (temps de génération), est appelé "croissance exponentielle" ou "croissance logarithmique". La croissance logarithmique est beaucoup plus rapide que la croissance arithmétique (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7….) Ou géométrique (1, 2, 4, 8, 16, 32 ……).
Bien que, apparemment, il suive une croissance géométrique, après quelques générations, il atteint 1, 10, 100, 1000, 10000 ………. (10 0, 10 1, 10 2, 10 3, 10 4 …… ..) Dont les valeurs logarithmiques valent 0, 1, 2, 3, 4 …… .. respectivement?
Si le nombre initial de bactéries est N 0 au lieu de 1, après «n» nombre de générations, le nombre final de bactéries (N) sera N 0 x 2 n .
Ainsi, le nombre final de bactéries peut être obtenu en utilisant l'équation suivante:
N = N 0 x 2 n
Où,
N: nombre final de bactéries,
N 0 : nombre initial de bactéries et
N: Nombre de générations.
L'équation permettant de connaître le nombre de générations (n) est déduite de l'équation ci-dessus comme suit:
N = N 0 x 2 n
=> Log N = log (N 0 x 2 n ) (en tenant un journal des deux côtés)
=> Log N = log N 0 + log 2 n (… log axb = log a + log b)
=> Journal N = journal N 0 + n journal 2 (… journal a x = x journal a)
=> log N-log N 0 = n log 2
=> N log 2 = log N-log N 0
=> n = log N-log N 0 / log 2
n = 3, 3 (log N - log N 0 )
Courbe de croissance:
La croissance des bactéries se déroule en quatre phases, comme indiqué ci-dessous. Un graphique du nombre de bactéries en fonction du temps donne une courbe typique appelée «courbe de croissance» (Figure 2.16).
1. Phase de latence:
Lorsqu'un inoculum de bactérie est inoculé dans un milieu de culture frais approprié, la croissance logarithmique normale ne commence généralement pas immédiatement; cela commence plutôt après un certain laps de temps. Ce laps de temps entre l'inoculation et le début de la croissance logarithmique normale des bactéries est appelé "phase de latence".
Au cours de cette période, les bactéries s’acclimatent au nouvel environnement du milieu de culture frais, qui n’est pas le même que celui dans lequel il a été prélevé. Dans cette phase, la bactérie se développe très lentement par division par fission binaire. Par conséquent, dans la courbe de croissance, la phase de latence ne progresse que légèrement.
Il n’ya généralement pas de phase de latence si les inoculums proviennent d’une culture en croissance exponentielle et sont inoculés dans un milieu de culture frais similaire à celui dans lequel ils ont été prélevés et maintenus dans des conditions de croissance similaires.
2. Phase de journalisation (phase exponentielle):
Durant cette période, la bactérie se développe au rythme le plus rapide de manière logarithmique (exponentielle). La croissance maximale a lieu pendant cette phase. Le temps de génération et le taux de croissance restent presque constants. Par conséquent, dans la courbe de croissance, la phase logarithmique montre une forte augmentation à partir de la fin de la phase de latence.
3. Phase stationnaire:
En phase stationnaire, le nombre de cellules dans la culture reste presque constant. Une croissance exponentielle indéfinie est impossible et peut être comparée à l'histoire d'un pauvre mendiant se moquant d'un roi en demandant l'aumône simple; doublez le nombre de bâtons chaque jour pendant un an en commençant par un. (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384, 32768, 65536, 131072, 262144, 5 24288, 1048576, 2097152, 4194304, 8388608, 16777216, 33544326, 13417728, 26835456, 53670912, ………………… .. seulement dans un mois).
Il a également été calculé qu'une bactérie ne pesant que 10-12 grammes et ayant un temps de génération de 20 minutes, si elle croissait de manière exponentielle pendant 48 heures, produirait une population pesant environ 4 000 fois le poids de la terre.
La croissance exponentielle ne se poursuit pas indéfiniment et cesse après un certain temps pour deux raisons: a) le milieu de culture devient tellement surpeuplé que les éléments nutritifs essentiels qu'il contient sont épuisés et deviennent indisponibles après un certain temps et b) en raison d'une surpopulation, Les métabolites de déchets toxiques produits par les bactéries s’accumulent à des niveaux inhibiteurs.
Ceux-ci mènent au début de la mort des cellules bactériennes dans la culture. Bien que les cellules se reproduisent par fission binaire et que la croissance se poursuive sans relâche, le nombre de cellules produites est presque égal au nombre de cellules en train de mourir. Cela conduit à la phase stationnaire.
4. Phase de déclin (phase de mort):
Dans cette phase, le nombre de cellules bactériennes dans la culture diminue. Alors que de plus en plus de métabolites toxiques s'accumulent dans le milieu, de plus en plus de cellules commencent à mourir. Cela conduit à plus de cellules meurent que produites. En conséquence, le nombre de cellules diminue. La phase de mort se produit également de manière exponentielle (logarithmique), mais à un rythme beaucoup plus lent que celui de la phase de croissance exponentielle.
