دید کلی

میکروارگانیسمها موجودات فعالی هستند که از زیستگاه خود به رشد و نمو و اعمال متابولیسمی مشغولند به بیان ساده‌تر میکروبها ماشینهایی متابولیسمی هستند با توانایی تکثیر فوق‌العاده زیاد رشد میکروبها ممکن است برای ما گاه سودمند و زمانی زیانبار باشد. تولید موادی که در شیمی درمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند یکی از نتایج سودمند رشد میکروبی است.

سایر مواد مفیدی نیز که از میکروبها بدست می‌آیند در تهیه و تولید مواد غذایی ، آشامیدنی ، الکلی ، استون و اسید سیتریک بکار گرفته می‌شوند. رشد میکروبها در یک محیط مشخص تابع قوانین معینی است که مطالعه آن امکان بررسی و پژوهش درباره صفحات گوناگونی از قبیل ویژگیهای فیزیولوژیک را میسر می‌سازد. توانایی ما در کنترل بیماریهای عفونی بستگی تام به آگاهی ما از چگونگی رشد و تکثیر باکتریها دارد.

انواع تولید مثل

تقسیم مستقیم

تولید مثل جنسی به روش دو نیم شدن یکی از خصوصیات بارز باکتریهاست. در این حالت باکتریها در محیط مناسب ، مواد مورد نیاز را جذب و قسمتی از آن را به پروتوپلاسم تبدیل می‌کنند و در نتیجه بر حجم باکتری افزوده می‌شود. وقتی رشد باکتری به حد معینی رسید پروتوپلاسم آن بر اثر پیدایش دیواره‌ای عرضی در قسمت میانی به دو قسمت تقسیم می‌شود و یک باکتری به دو باکتری تبدیل می‌گردد.

آمیختگی

نوع ویژه‌ای از تولید مثل جنسی است در اینگونه تولید مثل ، دو باکتری مجاور هم قرار می‌گیرند و یکی از آنها که ماده ارثی (DNA) را به دیگری می‌دهد، نر و دیگری که ماده ارثی را دریافت می‌کند. ماده به شمار می‌آید.

جوانه زدن

برخی از باکتریها به روش جوانه زدن تکثیر می‌یابند جوانه‌ها ابتدا به صورت زائده چسبیده به باکتری ظاهر می‌شوند و تدریجا بزرگ شده و از با کتری اصلی جدا می‌گردند.

سایر روشها

روش دیگر تولید مثل که در برخی از باکتریها نظیر اکتینومیستها مشاهده می‌شود که باکتری به صورت رشته‌ای دراز درمی‌آید، سپس این رشته قطعه قطعه شده و هر قطعه در نتیجه رشد تدریجی به یک باکتری حاصل تبدیل می‌شود.

شرایط رشد و تکثیر

رشد باکتریها و سایر میکروارگانیسمها به شرایط مناسب فیزیکی و شیمیایی و وجود مواد غذایی نیاز دارد. این شرایط بر حسب نوع ارگانیسمها متفاوت‌اند. این نیازها عبارتند از رطوبت ، انرژی و منابع کربنو عناصر اساسی.

عناصر اساسی

تمام یاخته‌ها علاوه بر کربن به ذخایر هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن ، فسفر و گوگرد نیاز دارند. و عواملی محیطی که بر بقا و رشد آنها تاثیر می‌گذارند عبارتند از : دما ، اسیدیته (PH) ، اکسیژن ، فشار اسمزی ،کشش سطحی و فشار هیدروستاتیکی. باکتریها برحسب محدوده‌ای از دما که بهترین رشد را در آن دارند به سه گروه گرما دوستها که دمای بهینه بدن آنها۴۰ċ است و فرونیل که دمای ۲۰ تا ۴۰ را ترجیح می دهند و سرما دوستها که دمای بین ۷ تا ۲۰ قادر به زندگی هستند. دمای پایین باعث کندی رشد می‌شود.

باکتریها ، محیطهایی را که اندکی قلیایی باشد ترجیح می دهند. مثلا PH مناسب برای رشد باکتری اشرشیاکلی ۴٫۵ تا ۸ است اما بعضی از باکتریها PH های کاملا قلیایی یا کاملا اسیدی را بخوبی تحمل می‌کنند. بدن انسان متشکل از محیطهای گوناگونی با PH های متفاوت است. اکثر میکروارگانیسمها قادر به تحمل PH بسیار اسیدی معده انسان نیستند و فقط آن دسته از بیماریزا که قدرت تحمل چنین محیطی اسیدی را به مدت طولانی دارند و می‌توانند باعث عفونتهای گوارشی شوند. در مورد پوست بدن انسان نیز اسیدیته ، عامل محافظی در برابر عفونت به شمار می‌رود.

رشد تصاعدی و زمان تقسیم

تکثیر باکتریها از راه تقسیم دوتایی صورت می‌گیرد و چگونگی افزایش آنها تابع تصاعد هندسی است، بدین معنی که یاخته ابتدا به دو و سپس به چهار قسمت و هشت و … تقسیم می‌شود و بدین سان تعداد یاخته‌ها با سرعت شگفت آوری افزایش می‌یابد. بنابراین هر نسل دو برابر تعداد یاخته‌های نسل پیشین را دارا است و به هنگام رشد فعال ، نرخ افزایش جمعیت میکروبی به صورت نمایی است شماره باکتریها در هر مقطعی از زمان بستگی به تعداد اولیه جمعیت و شماره نسلهای بوجود آمده دارد و این رابطه با فرمول روبرو نمایش داده می شود.

B_f = شماره نهایی باکتریها B_i = تعدا اولیه جمعیت و n شماره تعداد نسلهاست. طول زمانی را که تعداد جمعیت دو برابر می‌شود، زمان مضاعف شدن گویند. تعیین زمان مضاعف با استفاده از فرمول روبرو صورت می‌گیرد.

G = زمان مضاعف شدن ، t = طول زمانی که شماره باخته از نقطه B مرحله لگاریتمی به نقطه b می‌رسد. B = جمعیت اولیه ، b = جمعیت پس از زمان log₂t بر مبنای log₁₀ محاسبه می‌شود. ۳٫۳ عامل تبدیل log₂ به log₁₀ است. زمان مضاعف شدن معمولا تحت شرایط ثابت فیزیکی و شیمیایی برای هر ارگانیسمی ثابت است. بطور نظری میکروارگانیسمی با زمان مضاعف شدن برابر ۳۰ دقیقه ، طی ۲۴ ساعت می‌تواند ۲۴۸ یاخته بوجود آورد.

رشد لگاریتمی میکروبها تا هنگامی ادامه خواهد یافت که مواد غذایی در محیط وجود داشته باشد و از تجمع مواد زاید و سمی حاصل از متابولیسم به گونه‌ای جلوگیری دارد. در صورت برقرار نبودن شرایط فوق میزان رشد روبه کاهش می‌نهد و شاهد منحنی رشدی خواهیم بود که از چهار مرحله لگ ، لگاریتیمی ، رکورد (سکون) مرگ (نسبتی) تشکیل شده است نظیر مورد کشتهای پهن.