Transcript Chapter 2: The Study of Microbial Structure: Microscopy and

Chapter 6: Microbial growth
Log elävien solujen lukumäärä
Mikrobien kasvukäyrä suljettussa
systeemissä
stationäärivaihe kaikki solut
eksponentiaalivaihe
hidastumusvaihe
kuolinvaihe
lagvaihe
kiihtymisvaihe
Aika
Kasvu
•
•
•
•
•
•
Lagvaihe
Kiihtymisvaihe/akseleraatiovaihe
eksponentiaalivaihe
hidastumisvaihe
stationäärivaihe
kuolinvaihe
Kasvunopeus
Kokonaismäärä (solulukumäärä tai mg/ml)
Kasvastus ja ravintoainekonsentraatio
Ravintoainekonsentraatio
Ravintoainekonsentraatio
Logaritminen kasvu
Logaritminen kasvu esim.
• kahdentumisaika: 30 min.
• 1 bakteerista (2 x 10-11 g) tulee 1. vuorokaudessa:
• 2,8 x 1014 bakteeria (= 5,6 kg)
Logaritminen kasvu
Solumäärä (x107)
eksponentiaalivaihe
Lagvaihe
Aika (t)
Kaavoja
•
•
•
•
•
•
•
•
•
N0 = alku bakteerimäärä
Nt = bakteerimäärä aika (t)
n = sukupolvit
Nt = N0 x 2n esim. 1 x 210=1024
logNt = logN0 + (n x log2) 
n =logNt-logN0/log2  n =logNt-logN0/0,301
keskiarvoinen kasvatus k = n/t (esm. sukupolvit/t)
k= logNt-logN0/0,301t
kahdentumis-/generaatioaika g=1/k (t/sukupolvi)
Esimerkki
Bakteeri määrä
Bakteeri määrä
1,E+12
1E+11
5E+10
1,E+10
1,E+08
1,E+06
1,E+04
1,E+02
0
0
5
10
Aika (t)
15
0
5
10
Aika (t)
15
20
Laskuesimerkki
• N0 = 1000 bakteeria = 103
• t = 18t
• Nt = 100 000 000 000 = 1011
k = (log 1011 - log 103)/(0,301x18) 
k = (11-3)/5,42 = 1,48
g = 1/1,48 = 0,68 t = 41 min/sukupolvi
Bakteerimäärän laskeminen, solulaskuri
•
•
•
•
Bürker kammio
1/50 mm3 ( = 1/50 ml)
bakt/mm3 = (bakt/neliö)x25x50
bakt/ml = (bakt/neliö)x25x50000
Bakteerimäärän laskeminen,
maljausmenetelmä
Vesinäyte
•Most probable number (MPN)
Todennäköisin lukumäärä
Bakteerimäärän laskeminen,
absorbanssi
Bakteerimäärän laskeminen,
virtaussytometria
Molekyylibiologiset tekniikat
• Kvantitatiivinen PCR
• Fluorescent In Situ
Hybridisation (FISH)
Quorum sensing
Mikrobien kasvutus avoin systeemi:
kemostaatti
Kemostaatti
Biomassa
Arvo
Generaatioaika
Ravintoaine konsentraatio
Laimennosnopeus
Ympäristö, veden aktivisuus
Veden aktivisuus
Osmotoleranti
kestää korkean osmoottisen arvon
Halofiili
Tarvitsee korkean suolakonsentraation
Plius
aw=
Pvesi
Staphylococcus aureus, hiivat, homeet
Halobacterium
Ympäristö, pH
pH
Acidofiili
Neutrofiili
Alkalofiili
kasvuolosuhde
matala pH
neutraali pH
korkea pH
Lactobacillus acidophilus
Escherichia coli
Bacillus alcalophilus
Ympäristö, lämpötilla
Lämpötila
Psykrofiili
Psykrotrofi
Mesofiili
Termofiili
Hypertermofiili
kasvulämpötilla
kasva 0°C, optimi <15°C
kasva 0-7°C, optimi 20-30°C
optimi 20-45°C
optimi 55-65°C
optimi 80-113°C
Ancylonema nordenskioldii
Bacillus psychrophilus
Listeria monocytogenes
Escherichia coli, Lactobacillus acidophilus
Thermus aquaticus
Sulfolobus, Pyrococcus
lämpötila (pH)/kasvu
Optimi
Minimi
Maximi
Lämpötila (pH,...)
lämpötila (pH)/kasvu
Hypertermofiilit
Termofiilit
Mesofiilit
Psychrotrofit
Psychrofiilit
Lämpötila (°C)
Ympäristö, happi
O2
Aeroobi
Anaeroobi
Fakultatiivi
anaeroobi
Aerotolerantti
Mikroaerofiili
O2
O2
O2/O2
Staphylococcus aureus
Bifidobacterium
Escherichia coli
O2 (O2)
Lactobacillus/Streptococcus
tarvitsee vähän O2 Helicobacter pylori
Katalysaattori
Redox
indikatori
Anaeroobikaappi
Ympäristö, paine
Paino
Barofiili
tarvitsee korkean paineen Shewanella benthica
-6356 m
Ympäristö säteily
Ympäristö, säteily
• Gamma-säteily resistentti:
Deinococcus radiodurans (30 000-50 000 Gy)
Lactobacillus rhamnosus GG (800 Gy)
Ihminen (1Gy)
• UV
Lactobacillus rhamnosus GG (5 min.)
O2  1O2
AVAINSANAT
•
• Lag-, eksponentiaali-,
stationääri-, kuolinvaihe •
• k= logNt-logN0/0,301t
•
• g=1/k
• Kemostaatti
• asido-, neutro-, alkalofiilit •
• psychro-, meso-, termofiilit
• anerobit, aerobit,
mikroaerofiilit
• Barofiilit
Säteilytoleranssi
vesiaktiivisuus
solulaskuri, maljausmenetelmä, virtaussytometri,
absorbanssi
Quorum sensing