منحنی رشد باکتری چگونه در آزمایشگاه ترسیم می‌شود؟

منحنی رشد باکتری یکی از مواردی است که در آزمایشگاه  کاربرد زیادی دارد. اندازه‌گیری سرعت رشد باکتری‌ها یک تکنیک میکروبیولوژیکی مهم است و در تحقیقات پایه و همچنین در کاربردهای کشاورزی و صنعتی کاربرد گسترده‌ای دارد.

هنگامی که یک تلقیح باکتریایی با تعداد معینی از باکتری‌ها درون محیط کشت تازه و برای مدت زمان کافی انکوبه می‌شود، الگوی رشد مشخصی از باکتری‌ها را ایجاد می‌کند. اگر جمعیت باکتری به صورت دوره‌ای اندازه‌گیری شود و لاگ تعداد باکتری‌های زنده در نموداری نسبت به زمان رسم شود، منحنی رشد مشخصه‌ای به دست می‌دهد که به عنوان منحنی رشد شناخته می‌شود. در ادامه قصد داریم به بررسی این موضوع بپردازیم.

اصول منحنی رشد باکتری

هنگامی که باکتری‌ها در یک محیط کشت مایع تلقیح می‌‌شوند، می‌توان جمعیت سلولی در فواصل زمانی مختلف را شمارش کرد. از این طریق می‌توان یک منحنی رشد باکتری را ترسیم کرد که رشد سلول‌ها را در طول زمان نشان می‌دهد. منحنی رشد باکتری  اغلب چهار مرحله متمایز رشد را نشان می‌دهد که در ادامه به آن اشاره خواهیم داشت.

• فاز تاخیری (Lag phase): رشد آهسته یا عدم رشد به دلیل سازگاری فیزیولوژیکی سلول‌ها با شرایط کشت یا رقیق شدن اگزونزیم‌ها به دلیل تراکم کم سلولی اولیه.
• فاز لگ یا نمایی (Log or exponential phase): نرخ‌های رشد بهینه، که طی آن تعداد سلول‌ها در فواصل زمانی مجزا دو برابر می‌شود که به عنوان زمان تولید متوسط شناخته می‌شود.
• فاز ثابت (Stationary phase): رشد (تقسیم سلولی) و مرگ سلول‌ها یکدیگر را متعادل می‌کنند و در نتیجه تعداد سلول‌ها افزایش نمی‌یابد. کاهش نرخ رشد معمولاً به دلیل کمبود مواد مغذی و یا تجمع مواد زائد سمی است.
• مرحله انحطاط یا مرگ (Decline or death phase): میزان مرگ و میر از سرعت رشد فراتر می‌رود که منجر به از دست دادن میزان خالص سلول‌های زنده می‌شود.

منحنی رشد باکتری چگونه ترسیم می‌شود؟

تعیین کدورت سنجی برای رسم منحنی‌های رشد باکتری‌ها در آبگوشت یا محیط‌ کشت مایع مفید است. این یکی از ساده‌ترین روش‌هایی است که برای تجزیه و تحلیل روند رشد استفاده می‌شود. در این روش از اسپکتروفتومتر برای ردیابی تغییرات در چگالی نوری (OD) در طول زمان استفاده می‌شود. به عبارت دیگر، با افزایش تعداد سلول‌های یک نمونه، انتقال نور از طریق نمونه کاهش می‌یابد.

مواد مورد نیاز برای رسم منحنی

ترسیم منحنی رشد باکتری مستلزم کشت نمونه باکتریایی است. این روند به یکسری تجهیزات نیاز دارد که در ادامه ذکر شده‌اند.

• کشت باکتری (به عنوان مثال coli) در آبگوشت (به عنوان مثال Luria Bertani (LB) Broth یا Nutrient Broth)
• ظروف شیشه‌ای: ارلن مایر، مزور، لوله‌های آزمایش استریل
• معرف‌ها: آب مقطر
• سایر الزامات: انکوباتور، شیکر، اسپکتروفتومتر، سمپلر و نوک سمپلر مناسب، لوپ استریل

روش ترسیم منحنی رشد باکتری

برای ترسیم منحنی رشد باکتری به شکل زیر عمل کنید.

روز 1:

• با استفاده از لوپ استریل، یک حلقه از کشت باکتریایی را روی پلیت حاوی آگار قرار دهید.
• در دمای 37 درجه سانتی گراد به مدت 18 الی 24 ساعت انکوبه کنید.

روز 2:

• یک کلنی از هر سویه را از پلیت آگار بردارید و آن را در یک لوله آزمایش حاوی 10 میلی لیتر آبگوشت اتوکلاو شده تلقیح کنید.
• لوله آزمایش را یک شب در دمای 37 درجه سانتیگراد انکوبه کنید.

روز 3:

• 250 میلی لیتر آبگوشت اتوکلاو شده را در یک ارلن 500 میلی لیتری استریل بریزید.
• 5 میلی لیتر از کشتی که یک شب انکوباسیون شده بود را در ارلن فوق تلقیح کنید.
• فلاسک را در دمای 37 درجه سانتی گراد انکوبه کنید.
• هر 30 دقیقه چگالی نوری (OD) 1 میلی لیتر از سوسپانسیون کشت شده را در طول موج 600 نانومتر با استفاده از اسپکتروفتومتر اندازه بگیرید تا زمانی که قرائت ثابت شود.
• در پایان آزمایش، نموداری از زمان را بر حسب دقیقه بر روی محور X در مقابل چگالی نوری در 600 نانومتر در محور Y رسم کنید تا منحنی رشد باکتری‌ها را به دست آورید.

منحنی رشد برای باکتری‌ها به چه شکلی است؟

با ثبت اعداد و ترسیم منحنی، یک منحنی رشد لگاریتمی به دست خواهد آمد که تغییرات رشد یک جمعیت باکتری را در طول زمان کشت نشان می‌دهد. منحنی رشد به دلیل الگوی رشد نمایی باکتریایی معمولا به شکل هذلولی است.

سخن پایانی

مطالعات باکتریایی بر اساس منحنی‌های رشد در میکروبیولوژی و زمینه‌های مرتبط کاربرد زیادی دارد. این کار با استفاده از روش‌های مختلفی از جمله پروتکل‌های استاندارد فوتومتر و کووت و دستگاه‌های میکروپلیت خوان انجام می‌شود. در این مطلب به بررسی یکی از رایج‌ترین تکنیک ها برای رسم منحنی رشد باکتری پرداخته شد.

امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد.