CRESTEREA,MULTIPLICAREA SI SUPRAVIETUIREA MICROORGANISMELOR

I.      CRESTEREA SI MULTIPLICAREA  MICROORGANISMELOR

Cresterea si multiplicarea microorganismelor este rezultatul metabolismului de bioanaliza prin care se formeaza constituientii celulari.Obtinerea de produsi utili prin cultivarea microorganismelor pe diverse substraturi ,ca agenti biotehnologici, este posibila numai in conditiile cunoscute si astfel dirijate incat randamentul sa fie maxim.

Cresterea,in sens biologic reprezinta marimea gradata si coordonata a metabolismului de biosinteza si adaugare de constituienti celulari noi.In cazul microorganismelor semicelulare(bacterii,levuri,alge,protozoare),cresterea se realizeaza prin depunerea de substanta noua in sens tuturor celor 3 dimensiuni(lungime,latime si grosime).

La microoorganismele multicelulare cresterea se realizeaza la fiecare celula in parte,iar adaugarea de noi constituienti celulari apare la tot sistemul biologic.Aceasta crestere se determina genetic,in conditii normale si se realizeaza pana la maturitatea deplina si echilibrata a sistemului biologic.La microorganismele unicelulare s-a constatat ca are loc o crestere inegala a suprafetei comparativ cu volumul.In cazul in care dezechilibrul dintre suprafata  celulara si volumul acestuia este maxim,apare momentul critic in care cresterea inceteaza si are loc apoi diviziunea celulara.Prin diviziune se restabileste raportul,in limitele echilibrate,intre suprafata si volum.In urma diviziunii are loc multiplicarea mocroorganismelor si restabilirea echilibrului normal.Multiplicarea se realizeaza prin diviziune directa(diviziune simpla sau binara),prin inmugurire prin fragmentare sau prin formarea unui tip special de spori de propagare.Prin multiplicare sporeste nr de microorganisme.Multiplicarea prin diviziune simpla este raspandita la bacterii,alge,protozoare si la unele ciuperci.Prin diviziune binara sau sciziparitate,celula mama se separa in 2 celule identice.La microorganismele unicelulare cilindrice sau spiralate diviziunea are loc intr-un plan transversal,perpendicular pe axul mare al celulei.Celulele sferice sau avoide se divid dupa 2 sau 3 planuri perpendiculare,siccesive,fapt care determina si gruparea celulelor.In perioada dintre 2 diviziuni consecutive toti constituientii celulari,inclusiv ADN se dubleaza.Cele doua mase moleculare se separa una de alta,iar cele 2 jumatati ale celulei mama sunt inpartite printr-un sept transversal in 2 celule noi care apoi se despart una de cealalta.Aceasta diviziune se realizeaza printr-o succesiune complexa si este un proces cu precizie reglat si coordonat genetic.

Prima etapa a diviziunii celula se pregateste printr-o usoara alunecare.In etapa urmatoare are loc replicare materialului nuclear si sinteza proteinelor solicitate de aceasta diviziune.In ultima etapa care debuteaza cu migrarea spre extremitatile celulei a celor 2 mase nucleare.In partea medie a celulei membrana celulara formeaza o poeminenta spre exterior.Treptat aceasta invaginare creeaza un perete transversal.

Pentru cultivarea microorganismelor pe medii de cultura este foarte importanta dinamica multiplicarii celulare si stabilirea duratei de generatie.Durata de generatie este perioada de timp necesara ca o celula sa se divida si implicit sa duca la dublarea populatiei din care face prte.In cultivarea microorganismelor pe mediile de cultura,in vase de cultura obisnuite se urmareste curba de crestere a acestora.Prin aceasta curba de crestere se determina evolutia populatiei microbiene in conditii de laborator in culturi asincrone.

Pe parcursul cresterii si dezvoltarii microorganismelor apar o serie de modificari:

-mediul sufera modificari in compozitia chimica in pH si in el se acumuleaza metaboliti

-numarul microorganismelor viabile este diferit

-ritmul de diviziune este inegal:mare la inecput si apoi scade progresiv

-celulele au varste diferite

-apare o limitare a numarului de generatii

II.     CURBA DE CRESTERE A MICROORGANISMELOR PE UN MEDIU DE CULTURA ASINCRON CUPRINDE MAI MULTE ETAPE

Etapa de intirziere-este etapa de timp de la depunerea celulelor pe mediu de cultura si pana aceste incep sa se multiplice.Are loc adaptarea enzimatica cu noile conditii si dupa aceea microorganismul incepe sa activeze.

Etapa de crestere exponentiala- este etapa de multiplicare cu viteza progresiv marita si intensa,cu durata de generatie minima si constanta .Durata acestei etape este insa limitata de rezervele de nutrienti din mediul de cultura si de suportabilitatea microorganismului la proprii metaboliti.

Etapa stationara-marcheaza un echilibru in populatia microorganismului respectiv prin faptul ca diviziunea celulara care are loc,poate compensa numarul celulelor care mor.Populatia microbiana isi incetineste activitatea metabolica si progresiv scade numarul celulelor viabile.

Etapa de declin si moarte celulara-se caracterizeaza printr-o scadere treptata a celulelor viabile si apoi moartea celulelor.Durata acestei etape este diferita de la un microorganism la altul.Duratele etapelor sunt diferite in functie de microorganism.Pe parcursul acestor etape au loc modificari morfologice,structurate,biochimice,biologice si fiziologice ale celulelor microorganismului respectiv.Celulele microorganismului din etapa de declin au caractere alteratedoar cele care formeaza spori sau chisti si pot fi folosite pentru studiul acestora.Pentru supravietuirea microorganismelor adopta o serie de strategii:

-recurgerea la o inactivitate temporara

-cresterea foarte lenta cu utilizarea unor cantitati minime de nutrienti

-trecerea in stare de latenta

Starea de hipobioza este de 2 feluri:

a.  Latenta-in cursul careia activitatea biologica este foarte redusa la limita energiei de supravetuire.

b. Criptobioza-in care activitatea biologica este aproape absenta,dar se mentine viabilitatea componentelor celulare.

III. INFLUIENTA CONDITIILOR DE MEDIU ASUPRA MICROORGANISMELOR

Influienta temperaturii-se manifesta asupra tuturor proceselor biologice ale microorganismelor atat cantitativ cat si calitativ.

Se disting 2 faze:

Zona temperaturilor vitale-reprezinta ansamblul valorilor termice in care este posibila activitatea biologica caracterizata prin temperaturi minime,optime si maxime de dezvoltare pentru fiecare microorganism.Diferenta dintre temperatura minima si cea maxima este mare(6 - 50 C) si asa numite microorganisme curiterme si relativ mica(35 - 40 C) la cele numite stenoterme.

Zona temperaturilor letale(moarte)

TEMPERATURILE DE DEZVOLTARE ALE DIFERITELOR GRUPE DE MICROORGANISME

Microorganisme psichrofile-se dezvolta si la temperaturi negative,uneori in zapada ,gheata sau solul inghetat.Sunt reprezentati prin bacterii,levuri si unele alge.Unele sunt criofile obligate,iar altele sunt criofile facultative.dintre microorganismele criofile sunt:Cytophaga psychrophila,Achromobactere gracilis,Vibrio marinos,Candida gelidis.

Microorganisme mezofile-au temperatura optima de dezvoltare de 25 C si nu se dezvolta sub 10 C,datorita unor blocaje in sinteza unor proteine cuzimatice.

Microorganisme termofile-sunt prezente la suprafata solurilor insorite,in produsele insilozate,in platformele de dejectii animale si in unele ape termale.

Microorganisme hipertermofile-se dezvolta bine la temperaturi cuprinse intre 80-110 C.Sunt reprezentate de bacterii din genul Thermotoga,Thermosipho si numeroase genuri de archabacterii.

IV.    INFLUIENTA APEI ASUPRA MICROORGANISMELOR

Disponibilitatea apei pentru activitatea lor este exprimata prin valorile activitatii apei(Wa=water activity).Majoritatea microorganismelor necesita pentru metabolism activ valori ale Wa 0,96.La valori ale Wa de 0,60-0,65,metabolismul unor microorganisme inceteaza.

VALORILE ACTIVITATII APEI NECESARE DEZVOLTARII BACTERIILOR

VALORILE ACTIVITATII APEI NECESARE DEZVOLTARII CIUPERCILOR

Apa are o mare importanta si in asigurarea presiunii in celule.In medii hiperotonice celulele microorganismelor neadaptate pot suferi fenomene de plasmoliza iar in cele hiperotamice fenomene de plasmoplizie.

Microorganismele halofile sunt de 3 categorii:

Nehalofile

Halofile moderate

Halofile extreme

Cele halofile moderatese dezvolta la concentratii mici de saruri(Na,k,Mg,Ca).Se intalnesc in apele sarate sau in solurile saraturate.

Microoorganismele halofile extreme-sunt cele care se dezvolta numai la concentratii foarte mari de saruri si chiar pe cristalede sare.

Microorganisme zaharofile-au importanta deosebita in fermentatia alcoolica si in biodegradarea unor substraturi bogate in zaharuri.

V.  INFLUIENTA Ph-ULUI ASUPRA MICROORGANISMELOR

Cele mai multe microorganisme se dezvolta bine la valori ale pH-ului cuprinde intre 5,0 si 9,00.Aceste microorganisme care au valori pH-ului optim,in jur de 7,0 sunt neutrofile.Microorganismele acidofile sunt cele care se dezvolta la valori ridicate ale pH-ului.In solurile cu saruri de Ca,Mg,Fe,se dezvolta bine o serie de microorganisme alcalifile din genul:Erwinia,Escherichia,Bacillus.Multe microorganisme alcalifile au un continut ridicat de amiloze si proteinoze fapt pentru care sunt folosite in amestec cu detergentii si in tabacarie.