बैक्टीरिया की वृद्धि और वृद्धि गतिकी

बैक्टीरिया की वृद्धि से तात्पर्य किसी जनसंख्या में कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि से है, जो आमतौर पर बाइनरी विखंडन (binary fission) द्वारा होती है, और वृद्धि गतिकी इस बात का मात्रात्मक विवरण है कि यह वृद्धि कितनी तेजी से होती है और इसे क्या सीमित करता है। एक बंद (बैच) संवर्धन में, वृद्धि एक विशिष्ट वक्र का अनुसरण करती है जिसमें लैग (lag), घातीय (exponential), स्थिर (stationary) और मृत्यु (death) चरण होते हैं, जबकि घातीय चरण को एक स्थिर वृद्धि दर और एक दोहरीकरण (पीढ़ी) समय द्वारा वर्णित किया जाता है।

Definition

बैक्टीरिया की वृद्धि समय के साथ किसी जनसंख्या में बैक्टीरिया कोशिकाओं की संख्या में व्यवस्थित वृद्धि है, जो आमतौर पर बाइनरी विखंडन के माध्यम से होती है; वृद्धि गतिकी उस वृद्धि का मात्रात्मक रूप से वर्णन करती है, जिसमें वृद्धि दर, दोहरीकरण समय और सब्सट्रेट सांद्रता पर वृद्धि की निर्भरता शामिल है।

Scope

यह विषय बताता है कि बैक्टीरिया की जनसंख्या कैसे बढ़ती है, बैच वृद्धि वक्र के चरण, घातीय वृद्धि और पीढ़ी के समय का गणित, और वृद्धि दर पोषक तत्वों की आपूर्ति पर कैसे निर्भर करती है। यह सूक्ष्म जीव विज्ञान में एक संदर्भ विषय के रूप में जनसंख्या के स्तर पर वृद्धि को संबोधित करता है, न कि संक्रमण के बारे में नैदानिक सलाह के रूप में।

Core questions

• बैच संवर्धन में बैक्टीरिया वृद्धि वक्र के चरण क्या हैं?
• घातीय वृद्धि दर और दोहरीकरण समय को कैसे परिभाषित और मापा जाता है?
• वृद्धि दर एक सीमित पोषक तत्व की सांद्रता पर कैसे निर्भर करती है?
• घातीय वृद्धि से स्थिर चरण में संक्रमण का क्या कारण है?

Key concepts

• बाइनरी विखंडन (Binary fission)
• लैग (Lag), घातीय (exponential/log), स्थिर (stationary) और मृत्यु (death) चरण
• विशिष्ट वृद्धि दर और दोहरीकरण (पीढ़ी) समय
• सीमित पोषक तत्व और सब्सट्रेट संतृप्ति
• बैच बनाम निरंतर संवर्धन (केमोस्टेट)
• कठोर प्रतिक्रिया (Stringent response) और वृद्धि-दर नियंत्रण

Key theories

मोनोड वृद्धि गतिकी

मोनोड ने बताया कि कैसे एक बैक्टीरिया संवर्धन की विशिष्ट वृद्धि दर एक सीमित सब्सट्रेट की सांद्रता के साथ बढ़ती है, संतृप्ति पर अधिकतम तक पहुंचती है, जो पोषक तत्वों की उपलब्धता को वृद्धि दर से जोड़ने वाला एक मात्रात्मक नियम प्रदान करती है।

Mechanisms

अधिकांश बैक्टीरिया बाइनरी विखंडन द्वारा बढ़ते हैं, इसलिए एक अप्रतिबंधित जनसंख्या घातीय रूप से बढ़ती है, एक स्थिर अंतराल पर दोगुनी होती है; विशिष्ट वृद्धि दर उस अंतराल को निर्धारित करती है। एक बैच संवर्धन में जनसंख्या पहले अनुकूलित होती है (लैग चरण), फिर घातीय रूप से बढ़ती है, फिर पोषक तत्वों के समाप्त होने या अपशिष्टों के जमा होने पर स्थिर चरण में स्थिर हो जाती है, और अंत में घट जाती है। मोनोड की गतिकी एक सीमित पोषक तत्व की सांद्रता से विशिष्ट वृद्धि दर को संबंधित करती है, ताकि सब्सट्रेट के दुर्लभ होने पर वृद्धि धीमी हो जाए (मोनोड, 1949)। जब पोषक तत्व कम पड़ जाते हैं, तो सिग्नलिंग अणु (p)ppGpp द्वारा मध्यस्थता की जाने वाली कठोर प्रतिक्रिया (stringent response), कोशिका को राइबोसोम संश्लेषण और वृद्धि को धीमा करने के लिए पुन: प्रोग्राम करती है (पोट्रीकस और कैशल, 2008)।

Clinical relevance

बैक्टीरिया कितनी तेजी से बढ़ते हैं, यह इस बात को प्रभावित करता है कि संक्रमण कितनी तेजी से स्थापित हो सकता है और प्रयोगशाला संस्कृतियां कैसे व्यवहार करती हैं, और धीमी गति से बढ़ने वाली या न बढ़ने वाली उप-जनसंख्याएं इस बात से संबंधित हैं कि कुछ संक्रमणों को साफ करना मुश्किल क्यों है। यह विषय समझने के लिए वृद्धि गतिकी की व्याख्या करता है; यह निदान या उपचार की सिफारिशें प्रदान नहीं करता है।

History

बैक्टीरिया की वृद्धि का मात्रात्मक अध्ययन जैक्स मोनोड द्वारा एक ठोस आधार पर रखा गया था, जिनकी 1942 की थीसिस और 1949 की समीक्षा ने वृद्धि वक्र और पोषक तत्व सांद्रता पर वृद्धि दर की निर्भरता को औपचारिक रूप दिया (मोनोड, 1942; मोनोड, 1949)। उनका ढांचा, बाद के निरंतर-संवर्धन केमोस्टेट (chemostat) के साथ मिलकर, वृद्धि को एक मापने योग्य और नियंत्रणीय चर बना दिया। कठोर प्रतिक्रिया और (p)ppGpp की खोज ने एक आणविक विवरण जोड़ा कि कोशिकाएं पोषक तत्वों की आपूर्ति के लिए वृद्धि को कैसे समायोजित करती हैं (पोट्रीकस और कैशल, 2008)।

Key figures

• Jacques Monod
• Michael Cashel

Seminal works

• monod-1949
• monod-1942

Frequently asked questions

बैक्टीरिया वृद्धि वक्र के चार चरण क्या हैं?

एक बैच संवर्धन में, बैक्टीरिया अनुकूलन के लैग चरण, निरंतर-दर दोहरीकरण के घातीय (लॉग) चरण, एक स्थिर चरण जहां संसाधन समाप्त होने पर वृद्धि और मृत्यु संतुलित होती है, और एक मृत्यु (गिरावट) चरण से गुजरते हैं।

पीढ़ी का समय क्या है?

पीढ़ी का समय, या दोहरीकरण समय, घातीय वृद्धि के दौरान बैक्टीरिया की जनसंख्या को संख्या में दोगुना करने के लिए आवश्यक अंतराल है; यह प्रजातियों और वृद्धि की स्थितियों के साथ व्यापक रूप से भिन्न होता है।