منحنی رشد باکتری چیست؟ و بررسی آن

اگر باکتری در یک محیط کشت مایع تازه، کشت شود و طی مدت مذکور در فواصل زمانی معین شمارش باکتری‌ها تعیین شود، حاصل آن یک منحنی خواهد بود که منحنی رشد باکتری نام دارد. در واقع، منحنی تغییرات غلظت(یا تعداد) باکتری بر حسب زمان می‌باشد.

این منحنی چند مرحله اصلی دارد:

1. مرحله تاخیر (Lag phase)
2. مرحله رشد تصاعدی (Exponential growth phase)یا لگاریتمی (Logaritmic)
3. مرحله ثابت (Stationary phase)
4. مرحله مرگ (Death phase) یا سراشیبی (Decline)

1. فاز تاخیری رشد

بعد از کشت دادن باکتری در محیط مایع جدید، یک افزایش در اندازه سلول‌ها رخ می‌دهد، ولی سلول‌ها تقسیم نشده یا بسیار کم تقسیم می‌شوند. در این مرحله، منحنی حالت افقی دارد و مرحله تاخیر رشد خوانده می‌شود.

• افزایش قابل توجه در مقدار ماکرومولکول‌ها و فعالیت متابولیکی مشاهده می‌گردد.
• حساسیت نسبت به عوامل فیزیکی و شیمیایی افزایش می‌یابد.

دقت داشته باشید:مدت فاز تاخیر منحنی رشد باکتری، بین یک ساعت تا چند روز متغیر است و بستگی به عواملی نظیر مواد غذایی محیط کشت، میزان میکروب زنده تلقیح شده، درجه حرارت انکوباسیون، میزان یون فلزات و غلظت مواد زائد دارد.

• این مرحله یک دوره تنظیمی و سازگاری است.

2. فاز رشد تصاعدی یا لگاریتمی

منحنی روندی صعودی می گیرد و حداکثر تقسیم سلولی روی می‌دهد. در این مرحله باکتری‌ها به صورت لگاریتمی یا تصاعدی تکثیر می‌یابند بدین صورت که:
1 باکتری تبدیل به 2 باکتری،
2 باکتری تبدیل به 4 باکتری،
4 باکتری تبدیل به 8 باکتری،
8 باکتری تبدیل به 16 باکتری،
16 باکتری تبدیل به 32 باکتری، و … میشود.

فرمول محاسبه تعداد باکتری‌ها:

تعداد باکتری: 2ⁿ

در این مرحله:
– فعالیت متابولیکی و تقسیم سلولی در حداکثر میزان خود قرار دارد.
– زمان تولید (Generation time) به حداقل می‌رسد.
– حساسیت بالایی به مواد آسیب زننده وجود دارد.

3. فاز ثابت منحنی رشد باکتری

به علت مصرف شدن مواد غذایی کشت، تجمع مواد سمی حاصل از متابولیسم باکتری در محیط و تغیرات pH، سرعت رشد کاهش می‌یابد. در این حالت، زمان تولید (Generation time) بسیار طولانی می‌شود و میزان تکثیر باکتری با مرگ آن برابر می‌شود که در منحنی به صورت یک منطقه افقی نشان داده شده است؛ به این بخش از منحنی، مرحله رشد ثابت یا سکون گویند.

در این مرحله:

• رشد نامتعادل است و شکل باکتری ها غیر طبیعی است.
• اندازه سلول ها تقریبا یک چهارم می شود.
• ساخت ریبوزوم متوقف شده و ریبوزوم های موجود نیز شکسته می‌شوند.
• حساسیت باکتری ها نسبت به بعضی از آنتی‌ بیوتیک ها کاهش می یابد مثلا پنی‌سیلین‌ها و سفالوسپورین‌ها چندان موثر نیستند.
• باکتری های اسپورزا، اسپور تشکیل می‌دهند.

4. فاز مرگ یا سراشیبی

معمولا تعداد باکتری‌های مرده خیلی سریع بر تعداد باکتری‌های تازه تولید شده، فزونی می‌یابد و منحنی وارد مرحله مرگ یا سراشیبی می‌شود. در واقع، فقدان مواد غذایی کلیدی و تجمع فرآورده‌های سمی به قدری است که موجب مرگ سریع باکتری‌ها می‌شود.

در این مرحله آخرین ریبوزوم های باقی مانده نیز حذف می‌شوند، لذا سنتز پروتئین مورد نیاز برای تولید ریبوزوم های بعدی نیز ممانعت می‌شود.

مواد غذایی خارج شده از باکتری‌های مرده می‌تواند باعث بقاء و رشد سویه‌های جهش یافته شود که به این پدیده رشد مرموز (Cryptic growth) گویند.