Кривая, описывающая закономерности роста популяции микроорганизмов, имеет S-образную форму. Данную кривую делят на четыре основные фазы: лаг-фаза,экспоненциальная фаз, стационарная фаза, фаза отмирания. В связи с постепенным переходом популяции из одной фазы к другой часто возникает потребность дробления основных фаз. В частности стационарную фазу делят на фазу отрицательного ускорения и максимальную стационарную фазу.

Процессы стационарной фазы

Скорость роста бактерий в периодической культуре (замкнутойпопуляция бактериальных клеток в ограниченном пространстве)в основном определяется концентрацией субстрата. Поэтому ещё до его полного использования наблюдается снижении скорости роста, и переход от экспоненциальной фазы к стационарной происходит постепенно.

Скорость роста популяции может снижаться и по другим причинам: из-за высокой плотности популяции, при низком парциальном давлении кислорода, из-за накопления токсичных продуктов обмена. Все эти факторы также обусловливают переход к стационарной фазе.

Переход в стационарную фазу включает период несбалансированного роста, когда скорость синтеза компонентов клеток различна. Соответственно будет различным и содержание отдельных химических веществ в клетках на разных стадиях. Однако химический состав клеток все же будет зависеть от фактора лимитирующего рост.

Свойства бактериальных клеток в период стационарной фазы

Бактериальные клетки в стационарной фазе отличаются от клеток экспоненциальной фазы. Онименьше по размеру, содержат гораздо меньше РНК, более устойчивы к различного рода воздействиям (химическим и физическим).

В данный период в клетках бактерий или в среде культивирования часто идет накопление продуктов вторичного метаболизма (антибиотиков, пигментов, бактериоционов). Продолжительность этой фазы может занимать от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от вида микроорганизма.

Поведение клеток в бактериальной популяции регулирует апоптоз. Суть этого явления сводится к тому, что при исчерпании питательного субстрата голодающая популяция делится на две субпопуляции. Одна из них гибнет и подвергается автолизу (саморастворению). Другая – использует продукты автолиза в качестве субстрата и продолжает размножаться. Апоптоз основан на механизме генетического контроля особыми генами, специфическими для каждого вида бактерий, вызывающими гибель и автолиз части популяции.

Процессы стационарной фазы

Как указано выше, стационарная фаза охватывает период, в котором число жизнеспособных бактериальных клеток, достигнув максимального количества для данной замкнутой системы, больше не увеличивается.

Для более подробного описания закономерности процессов, происходящих в периодической культуре (замкнутойпопуляция бактериальных клеток в ограниченном пространстве), стационарную фазу делят на две части:

  • IV – фаза отрицательного ускорения;
  • V – максимальная стационарная фаза.

Фаза отрицательного ускорения – период уменьшения скорости размножения бактерий и удлинения периода их генерации. Иными словами, скорость размножения и число делящихся особей уменьшается, а число погибших – увеличивается.

Максимальная стационарная фаза – отражает динамическое равновесие между покоящимися, делящимися и отмирающими клетками.

(c) Справочник AgroXXI