עקומת התפתחות החיידקים היא ייצוג גרפי של הצמיחה של אוכלוסיית חיידקים לאורך זמן. לניתוח התפתחות תרביות חיידקים חיוני בכדי להיות מסוגלים לעבוד עם מיקרואורגניזמים אלה.
מסיבה זו מיקרוביולוגים פיתחו כלים המאפשרים להם להבין טוב יותר את צמיחתה.
בין שנות השישים והשמונים, קביעת שיעורי צמיחת החיידקים הייתה כלי חשוב בתחומים שונים, כמו גנטיקה מיקרוביאלית, ביוכימיה, ביולוגיה מולקולרית ופיזיולוגיה מיקרוביאלית.
במעבדה, החיידקים מגדלים בדרך כלל במרק תזונתי הכלול בצינור או בצלחת אגר.
גידולים אלה נחשבים למערכות סגורות מכיוון שאומנם חומרים מזינים אינם מחודשים ומוצרי הפסולת אינם מוסרים.
בתנאים אלה, אוכלוסיית התאים עולה באופן צפוי במספר ואז יורדת.
ככל שהאוכלוסייה במערכת סגורה גדלה, היא עוקבת אחר דפוס של שלבים הנקרא עקומת גדילה.
ארבעת השלבים של צמיחת החיידקים
נתוני תקופת צמיחה בקטריאלית מייצרים בדרך כלל עקומה עם סדרה של שלבים מוגדרים היטב: שלב הסתגלות (פיגור), שלב צמיחה מעריכי (יומן), שלב נייח ושלב מוות.
1- שלב הסתגלות
שלב ההסתגלות, המכונה גם שלב הפיגור, הוא תקופה שטוחה יחסית בגרף, בה נראה שהאוכלוסייה לא צומחת או צומחת בקצב איטי מאוד.
הצמיחה מתעכבת בעיקר מכיוון שתאים חיידקיים מחוסנים דורשים פרק זמן כדי להסתגל לסביבה החדשה.
בתקופה זו התאים נערכים להתרבות; המשמעות היא שעליהם לסנתז את המולקולות הדרושות לביצוע תהליך זה.
במהלך תקופת השהייה הזו מסונתזים אנזימים, ריבוזומים וחומצות גרעין הנחוצות לצמיחה; אנרגיה מופקת גם בצורה של ATP. אורך תקופת הפיגור משתנה מעט מאוכלוסייה אחת לאחרת.
2- שלב אקספוננציאלי
בתחילת שלב הגידול המעריכי, כל פעילויות תאי החיידק מכוונות להגדלת מסת התא.
בתקופה זו, תאים מייצרים תרכובות כמו חומצות אמינו ונוקלאוטידים, אבני הבניין בהתאמה של חלבונים וחומצות גרעין.
בשלב האקספוננציאלי או הלוגריתמי, התאים מתחלקים בקצב קבוע ומספרם עולה באותה אחוז בכל מרווח.
משך התקופה הזו משתנה, הוא יימשך כל עוד בתאים יש חומרים מזינים והסביבה חיובית.
מכיוון שחיידקים רגישים יותר לאנטיביוטיקה וכימיקלים אחרים בתקופה זו של הכפלה פעילה, השלב האקספוננציאלי חשוב מאוד מבחינה רפואית.
3 - שלב נייח
בשלב נייח האוכלוסייה נכנסת למצב הישרדותי בו התאים מפסיקים לצמוח או לצמוח לאט.
העקומה מתפתחת מכיוון ששיעור מוות התא מאזן את קצב הכפל של התא.
הירידה בקצב הגידול נגרמת על ידי הידלדלות של חומרים מזינים וחמצן, הפרשת חומצות אורגניות ומזהמים ביוכימיים אחרים במדיום הגידול, וצפיפות גבוהה יותר של תאים (תחרות).
משך הזמן שתאים נשארים בשלב נייח משתנה בהתאם למין ולתנאי הסביבה.
כמה אוכלוסיות של אורגניזמים נשארות בשלב נייח למשך מספר שעות, ואילו אחרות נשארות במשך ימים.
4- שלב מוות
ככל שהגורמים המגבילים מתעצמים, התאים מתחילים למות בקצב קבוע, פשוטו כמשמעו שגורמים לבזבוז שלהם. העקומה מורידה כעת בכניסה לשלב המוות.
המהירות שבה מתרחש מוות תלויה בקשיחות היחסית של המין ובמידת התנאים הרעילים, אך בדרך כלל איטית יותר משלב הגידול האקספוננציאלי.
במעבדה משתמשים בקירור כדי לעכב את התקדמות שלב המוות, כך שהתרבויות יישארו בת קיימא לאורך זמן רב ככל האפשר.
הפניות
- Hall, BG, Acar, H., Nandipati, A., & Barlow, M. (2013). שיעורי צמיחה קלים. ביולוגיה מולקולרית והתפתחות, 31 (1), 232–238.
- הוג, ש '(2005). מיקרוביולוגיה חיונית.
- Nester, EW, Anderson, DG, Roberts, EC, Pearsall, NN, & Nester, MT (2004). מיקרוביולוגיה: מבט אנושי (מהדורה רביעית).
- Talaro, KP, & Talaro, A. (2002). יסודות במיקרוביולוגיה (מהדורה רביעית).
- Zwietering, M., Jongenburger, I., Rombouts, F., & Van Riet, K. (1990). דוגמנות של עקומת הצמיחה החיידקית. מיקרוביולוגיה יישומית וסביבתית, 56 (6), 1875–1881.