Οι μικροβιακές καλλιέργειες αποτελούν ένα σημαντικό εργαλείο για τη Βιοτεχνολογία 🦠

⏱️ Ανάπτυξη πληθυσμού και χρόνος διπλασιασμού

Οι μικροοργανισμοί όταν βρεθούν σε κατάλληλες συνθήκες, αυξάνονται σε μέγεθος και διαιρούνται με αποτέλεσμα την αύξηση του αριθμού τους. Τα κύτταρα που προκύπτουν μετά από κάθε διαίρεση έχουν πρακτικά το ίδιο μέγεθος με το αρχικό κύτταρο.

Ο ρυθμός ανάπτυξης ενός πληθυσμού μικροοργανισμών, δηλαδή ο ρυθμός με τον οποίο διαιρούνται τα κύτταρά του, καθορίζεται από τον χρόνο διπλασιασμού. Κάθε είδος μικροοργανισμού έχει χαρακτηριστικό χρόνο διπλασιασμού.

🔑 Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη

Οι παράγοντες που επηρεάζουν τον χρόνο διπλασιασμού και κατά συνέπεια τον ρυθμό ανάπτυξης των μικροοργανισμών είναι:

• η διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών
• το pH
• το $O_2$ (οξυγόνο)
• η θερμοκρασία

🍽️ Θρεπτικά συστατικά

Όπως και όλοι οι υπόλοιποι οργανισμοί, για να αναπτυχθεί ένας μικροοργανισμός είναι απαραίτητο να μπορεί να προμηθεύεται από το περιβάλλον μια σειρά θρεπτικών συστατικών. Σ' αυτά περιλαμβάνονται ο άνθρακας, το άζωτο, διάφορα μεταλλικά ιόντα και το νερό.

• Πηγή άνθρακα: για τους αυτότροφους μικροοργανισμούς είναι το $CO_2$ της ατμόσφαιρας, ενώ για τους ετερότροφους διάφορες οργανικές ενώσεις όπως οι υδατάνθρακες.
• Πηγή αζώτου: για τους περισσότερους μικροοργανισμούς είναι τα αμμωνιακά ή τα νιτρικά ιόντα ($NO_3^-$).
• Μεταλλικά ιόντα: απαραίτητα για την πραγματοποίηση των χημικών αντιδράσεων στο κύτταρο και ως συστατικά διαφόρων μορίων.

⚗️ Το pH

Το pH επηρεάζει σημαντικά την ανάπτυξη των μικροοργανισμών. Οι περισσότεροι αναπτύσσονται σε pH 6–9. Υπάρχουν όμως μικροοργανισμοί που αναπτύσσονται σε διαφορετικό pH, όπως είναι τα βακτήρια του γένους Lactobacillus, που αναπτύσσονται σε pH 4–5.

🫧 Η παρουσία ή απουσία οξυγόνου ($O_2$)

Η παρουσία ή απουσία $O_2$ μπορεί να βοηθήσει ή να αναστείλει την ανάπτυξη των μικροοργανισμών:

🌡️ Η θερμοκρασία

Η θερμοκρασία είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που καθορίζουν τον ρυθμό ανάπτυξης των μικροοργανισμών. Οι περισσότεροι αναπτύσσονται άριστα σε θερμοκρασία 20–45 °C. Για παράδειγμα, η Escherichia coli, που χρησιμοποιείται σε πειράματα Μοριακής Βιολογίας, αναπτύσσεται άριστα σε θερμοκρασία 37 °C.

Υπάρχουν όμως ορισμένοι που για την ανάπτυξή τους απαιτούν θερμοκρασία μεγαλύτερη από 45 °C, όπως αυτοί που αναπτύσσονται κοντά σε θερμοπηγές, και άλλοι που αναπτύσσονται σε θερμοκρασία μικρότερη των 20 °C.

Τη σχέση του ρυθμού ανάπτυξης των μικροοργανισμών με τη θερμοκρασία: αναφέρονται πέντε κατηγορίες μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες, καθώς και η βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης για καθεμία από αυτές.