MORFOLOGIA BAKTERII KOLONIALNYCH: CHARAKTERYSTYKA I TYPY - BIOLOGIA - 2026

Kolonialne Morfologia bakterii są te cechy, które pomagają opisowych mikrobiolodzy określić i wypełnić „profil” danej uprawnych gatunków bakterii. Należy wziąć pod uwagę, że wiele typów bakterii w podłożu agarowym można łatwo rozróżnić na podstawie cech ich agregatów komórkowych w postaci kolonii.

Ta cecha kolonii bakteryjnych jest łatwo widoczna na stałych pożywkach hodowlanych, niezależnie od tego, czy zostały one „zaszczepione”, czy zaszczepione czystymi kulturami (pojedynczy izolowany gatunek), czy też mieszanymi kulturami (mieszanina nieznanych gatunków), w którym to przypadku wielokrotnie używany jako znak identyfikacji taksonomicznej.

Różne morfologie kolonialne Staphylococcus aureus (źródło: New HanseN via Wikimedia Commons)

Morfologia kolonii bakteryjnej jest bardzo zmienna, zarówno z makroskopowego, jak i mikroskopowego punktu widzenia, o czym świadczy obserwacja kolonii za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej, gdzie można docenić niesamowite szczegóły ich ultrastruktury.

Ponieważ zarówno bakterie, jak i inne mikroorganizmy są zdolne do wzrostu na stałych powierzchniach w postaci kolonii, znajomość cech tego typu wzrostu jest bardzo ważna dla tych, którzy badają drobnoustroje w ich naturalnym środowisku i ich relacje ze środowiskiem („ ekolodzy mikrobiologiczni ”).

Charakterystyka wzrostu kolonialnego

Większość gatunków bakterii hodowanych w laboratorium i występujących w środowisku naturalnym ma zdolność wzrostu zarówno w pożywkach płynnych, jak i stałych.

W płynnym medium

Wzrost w pożywkach płynnych jest zwykle „śledzony” eksperymentalnie poprzez pomiary gęstości optycznej kultury w czasie.

Proces ten polega na zaszczepieniu sterylnej pożywki interesującymi gatunkami bakterii i monitorowaniu wzrostu „zmętnienia” w czasie, co określa się jako wzrost gęstości optycznej, mierzonej za pomocą elektronicznego urządzenia zwanego spektrofotometrem. .

Kiedy już okaże się, że wartości gęstości optycznej przy danej długości fali już się nie zwiększają, badacz zazwyczaj wykreśla uzyskane wartości w funkcji czasu i uzyskuje tzw. Krzywą wzrostu bakterii.

Na tak otrzymanych krzywych można łatwo dostrzec regularne zachowanie (ponieważ występuje praktycznie we wszystkich analizowanych gatunkach bakterii), ponieważ obserwuje się cztery dobrze określone fazy:

- Faza „lag” lub opóźnienia.

- Faza logarytmiczna lub wykładnicza (nagłego wzrostu).

- faza stacjonarna (układ krzywej).

- faza śmierci (spadek gęstości optycznej).

W stałym medium

Wzrost bakterii w podłożu stałym jest nieco inny niż w podłożu płynnym, ponieważ komórki nie są rozproszone w poruszającym się płynie, ale raczej agregują, tworząc dobrze zdefiniowane kolonie.

Zwykle wzrost w pożywce stałej jest szybszy w kierunku krańców kolonii lub innymi słowy, komórki, które dzielą się bardziej aktywnie, znajdują się na obrzeżach, podczas gdy te, które są w regionie centralnym, są bardziej „stare”, są nieaktywne i ulegają procesom autolizy (śmierci).

Niektórzy autorzy przypisują te różnice wzrostu w koloniach występowaniu gradientów tlenu, składników odżywczych, a nawet toksycznych produktów wytwarzanych przez bakterie wewnątrz kolonii, twierdząc, że w skrajnych przypadkach stężenie składników odżywczych i tlenu jest wyższe niż w kierunku środka.

Biorąc pod uwagę, że granice kolonii są mniej grube niż część centralna, tlen i substancje odżywcze dyfundują łatwiej w tych obszarach niż w centrum, gdzie, wręcz przeciwnie, procesy dyfuzji są tak powolne, że uniemożliwiają efektywny podział komórek.

Należy również zauważyć, że definicja danego wzorca morfologicznego w kolonii bakterii jest procesem wysoce kontrolowanym, nie tylko metabolicznie, ale także w odniesieniu do ekspresji genów, procesów komunikacji międzykomórkowej itp.

Ponadto morfologia kolonii zależy od wielu czynników środowiskowych, takich jak m.in. skład środowiska, temperatura, procent wilgotności.

Rodzaje form kolonii bakteryjnych

Morfologię kolonii bakterii można analizować z perspektywy makroskopowej (gołym okiem) lub mikroskopowej (przy użyciu instrumentów obserwacyjnych, takich jak mikroskopy).

Z makroskopowego punktu widzenia, morfologię kolonii bakteryjnych można analizować na podstawie cech ogólnego kształtu, wzniesienia oraz brzegów lub krawędzi.

Typy morfologii, które może przedstawiać kolonia bakterii (Źródło: nie podano autora do odczytu maszynowego. Zakłada się, że Ewen (na podstawie roszczeń dotyczących praw autorskich). Via Wikimedia Commons)

Ocenę ogólnego kształtu i właściwości brzegów lub krawędzi uzyskuje się patrząc na kolonie od dołu do góry (gdy są one hodowane na szalce Petriego w kontrolowanych warunkach); podczas gdy rodzaj wzniesienia rozróżnia się patrząc na kolonię z profilu lub z boku, utrzymując płytkę na wysokości oczu.

Zgodnie z jego ogólną formą

W tym przypadku kolonie bakteryjne mogą być:

- Pointed: te, które rosną jako małe skupiska punktów blisko siebie.

- Okrągłe: kolonie bardzo jednolite, całkowicie okrągłe.

- Włókniste: kolonie, które rosną jako włókna wystające z centralnego regionu lub jądra.

- Nieregularne: te kolonie, które nie mają określonych kształtów i są raczej bezpostaciowe.

- Rhizoids: jak sama nazwa wskazuje, kolonie te rosną podobnie do korzeni rośliny.

- Wrzecionowate: te kolonie, które mają wydłużony kształt, jakby były elipsą, której krawędzie zostały rozciągnięte podłużnie.

Według marginesów lub granic

Kolonie mogą mieć różne typy marginesów lub granic, między innymi:

- Całość

- Kędzierzawy

- klapowane

- Erozja

- Włóknisty

- Kręcone (te, które wyglądają jak słoje drzewa).

Zgodnie z jego wysokością

Wreszcie, w zależności od podwyższenia tych agregatów komórek bakteryjnych na podłożu stałym, kolonie mogą być:

- Płaskie: te o niewielkiej wysokości lub bez niej.

- Podniesione: są lekko rzutowane na powierzchnię, ale robią to w sposób regularny, to znaczy wzniesienie jest jednolite na całej średnicy kolonii.

- Wypukłe: te, które wyrastają bardziej wyraźnie w środku, ale których brzegi pozostają raczej przyczepione do powierzchni.

- Pulvinate: te, które przypominają „kopułę” wystającą wyraźnie z powierzchni.

- Umbonadas: te kolonie, które mają wypukłe brzegi, ale charakteryzują się „wystrzeliwaniem” większej masy komórek w kierunku środka, uzyskując kształt podobny do piersi („mamiliform”).

Według tekstury

Oprócz wymienionych cech, kolonie bakteryjne mogą również mieć różne tekstury, które można zobaczyć gołym okiem, w taki sposób, że kolonie zostały zdefiniowane.

- Miękkie i błyszczące

- Szorstki

- pomarszczony

- Wygląd suchy lub zakurzony.

Bibliografia

1. Matsushita, M., Hiramatsu, F., Kobayashi, N., Ozawa, T., Yamazaki, Y., & Matsuyama, T. (2004). Tworzenie kolonii u bakterii: eksperymenty i modelowanie. Biofilms, 1 (4), 305-317.
2. Matsushita, M., Wakita, J., Itoh, H., Watanabe, K., Arai, T., Matsuyama, T.,… & Mimura, M. (1999). Tworzenie wzorców kolonii przez populację komórek bakteryjnych. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 274 (1-2), 190-199.
3. Prescott, H. i Harley, JP (2003). Mikrobiologia. McGraw Hill Higher Education, 412-413.
4. Shapiro, JA (1995). Znaczenie wzorców kolonii bakteryjnych. Bioessays, 17 (7), 597-607.
5. Shapiro, JA i Trubatch, D. (1991). Sekwencyjne zdarzenia w morfogenezie kolonii bakteryjnych. Physica D: Nonlinear Phenomena, 49 (1-2), 214-223.
6. Sousa, AM, Machado, I., Nicolau, A. i Pereira, MO (2013). Udoskonalenia w zakresie identyfikacji morfologii kolonii w kierunku profilowania bakterii. Journal of microbiological methods, 95 (3), 327-335.