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生长曲线:使用菌落成形单位和光学密度测量生成生长曲线

Overview

资料来源:安德鲁·范阿尔斯特1,瑞安农M.勒维克1,纳塔利娅·马丁1,维克多·迪丽塔1
1密歇根州立大学微生物学和分子遗传学系,美国密歇根州东兰辛分校

生长曲线提供了有关细菌生长动力学和细胞生理学的宝贵信息。它们使我们能够确定细菌在可变生长条件下的反应,并为给定细菌定义最佳生长参数。原型增长曲线通过四个增长阶段前进:滞后、指数、静止和死亡 (1)。

Figure 1
图1:细菌生长曲线。在批量培养中生长的细菌通过四个生长阶段:滞后、指数、静止和死亡。滞后期是细菌达到能够快速细胞生长和分裂的生理状态的时间段。指数阶段是细胞生长和分裂速度最快的阶段,在此期间,DNA复制、RNA转录和蛋白质生产均以恒定、快速的速度发生。固定阶段的特点是由于营养限制和/或有毒中间积累,细菌生长减慢和停滞。死亡期是细胞溶血由于严重营养限制而发生的阶段。

滞后期是细菌达到能够快速细胞生长和分裂的生理状态的时间段。出现这种滞后的原因是细菌需要时间来适应新的环境。一旦必要的细胞成分在滞后阶段产生,细菌进入指数增长阶段,DNA复制、RNA转录和蛋白质生产都发生

Procedure

1. 设置

  1. 所需的实验室材料:液体介质、凝固琼脂介质、Erlenmeyer烧瓶、15 mL试管、磷酸盐缓冲盐水(PBS)、细菌细胞扩散器、70%乙醇和分光光度计。所有溶液和玻璃器皿在使用前都必须消毒。
  2. 使用 70% 乙醇进行消毒,为工作站做好准备。在 Bunsen 燃烧器附近工作,以防止介质污染。
  3. 使用细菌时,应使用适当的个人防护设备和无菌技术。使用细菌培养物时,需要实验室外套和手套。
  4. 缓冲剂、溶液和试剂的配方
    1. 磷酸盐缓冲盐水 (PBS) (8)。
    2. 卢里亚-贝尔塔尼兄弟 (LB) (9)。

2. 议定书

  1. 媒体准备
    1. 识别生长介质,用于培养细菌,并在单独的可高压灭菌瓶中制备液体肉汤和固体琼脂(1.5% w/v琼脂)培养基。在这里,LB肉汤和LB琼脂为大肠杆菌的生长做好了准备。
    2. 在设置为 12

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Results

菌群形成单位和光学密度的图是可视化生长动力学的两种方法。通过确定 CFU/mL 和 OD600 之间的关系,光学密度图还提供了 CFU/mL 随时间的估计值。导致最短倍增时间的条件被认为是特定细菌生长的最佳条件。

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Application and Summary

生长曲线对于了解细菌的生长动力学和生理学有价值。它们使我们能够确定细菌在可变生长条件下的反应,并为给定细菌定义最佳生长参数。菌落形成单位和光密度图都包含有价值的信息,描述了滞后阶段的持续时间,达到的最大细胞密度,并允许计算细菌倍增时间。生长曲线还允许在相同的生长条件下对不同细菌进行比较。此外,光学密度提供了一种标准化初始接种的方法,提高了其他实验中?...

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References
  1. R. E. Buchanan. 1918. Life Phases in a Bacterial Culture. J Infect Dis 23:109-125.
  2. CAMPBELL A. 1957. Synchronization of cell division. Bacteriol Rev 21:263-72.
  3. Wang P, Robert L, Pelletier J, Dang WL, Taddei F, Wright A, Jun S. 2010. Robust growth of Escherichia coli. Curr Biol 20:1099-103.
  4. Goldman E, Green LH. 2015. Practical Handbook of Microbiology, Third Edition. CRC Press.
  5. Ben-David A, Davidson CE. 2014. Estimation method for serial dilution experiments. J Microbiol Methods 107:214-221.
  6. Koch AL. 1968. Theory of the angular dependence of light scattered by bacteria and similar-sized biological objects. J Theor Biol 18:133-156.
  7. Sezonov G, Joseleau-Petit D, D'Ari R. 2007. Escherichia coli physiology in Luria-Bertani broth. J Bacteriol 189:8746-9.
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Concepts

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Set-Up

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Data Analysis and Results

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