Phase de croissance exponentielle

Définition

Une phase de croissance exponentielle explique la période de croissance bactérienne durant laquelle le nombre de cellules augmente de façon logarithmique. Voir son inverse, la phase de déclin. Pendant la phase exponentielle, les nutriments sont en excès et l'organisme se développe à son taux de croissance spécifique maximum.

Explications

Afin d'atteindre une phase exponentielle en moins de temps, les microbes doivent avoir une courte période de latence, c'est-à-dire qu'ils mettent moins de temps à s'adapter aux conditions environnementales. Cela n'est possible qu'avec une croissance microbienne saine et en croissance active. Une croissance saine et active peut être obtenue en fournissant aux microbes un milieu approprié, les conditions nécessaires et un bon système de surveillance

Au début de la phase exponentielle de la culture, une politique d'ajout de nutriments à un seul coup, avec un milieu limité en azote, est mise en oeuvre dans le bioréacteur pour induire une croissance exponentielle et déplacer les cellules vers l'accumulation de PHB.

En ce qui concerne la phase de croissance des bactéries, les cellules en phase exponentielle diffèrent dans leur sensibilité à l'irradiation par rapport aux cellules en phase stationnaire. Pendant la phase exponentielle de croissance, les bactéries se multiplient rapidement et présentent une plus grande sensibilité à l'irradiation lorsqu'elles prolifèrent activement. De plus, pendant la phase exponentielle, les chromosomes bactériens peuvent présenter deux fourches de réplication ou plus lorsque des cycles supplémentaires de réplication de l'ADN commencent avant la fin du cycle initial. Ce phénomène n'est pas observé dans les cellules en phase stationnaire. La sensibilité relativement plus grande des cellules en phase exponentielle à l'irradiation par rapport aux cellules en phase stationnaire pourrait être attribuée à la plus grande quantité d'ADN qui est exposée au rayonnement pour causer plus de dommages aux cellules à réparer. De plus, étant donné que les cellules en phase exponentielle se multiplient rapidement en raison de l'augmentation du taux métabolique, elles sont susceptibles de générer plus d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) que les cellules en phase stationnaire. Les ROS générés par voie métabolique plus les ROS formés à partir de la radiolyse de l'eau peuvent submerger la capacité antioxydante de l'organisme et entraîner la mort cellulaire en raison de l'incapacité de l'organisme à réparer les lésions cellulaires causées par les ROS.

Machines translationnelles

Aux premiers stades de la culture, les cellules concentrent l'énergie dans la division et la croissance, ce qui entraîne un décalage entre les courbes de croissance et la production de rP. Lorsque les cellules atteignent la phase de croissance mi-exponentielle, une grande partie de la ressource énergétique de la cellule est détournée vers la synthèse des protéines via la traduction de l'ARNm et la synthèse globale des protéines. Lorsqu'une culture approche la concentration cellulaire maximale, un certain nombre de stress environnementaux, tels que la privation de nutriments et le stress du réticulum endoplasmique (RE), sont rencontrés et perçus. Un mécanisme par lequel les cellules de mammifères répondent à ces contraintes environnementales, ER et autres rencontrées en raison des exigences d'expression de haut niveau d'un rP consiste à moduler les taux de traduction de l'ARNm et donc les taux de synthèse protéique globale. Une grande partie de ce contrôle est conférée par la (dé)phosphorylation de facteurs clés de la machinerie de traduction de l'ARNm avec un résultat potentiel étant une réduction de la traduction de l'ARNm recombinant et donc de la synthèse de rP. Par conséquent, afin de maximiser la synthèse de rP, les différences dans le taux de traduction de l'ARNm dans toute la culture doivent être déterminées et optimisées à chaque phase de culture, bien que cela soit plutôt difficile à réaliser.

La traduction de l'ARNm comprend trois étapes principales - initiation, élongation et terminaison - dont chacune nécessite des ribosomes, de l'ARNm, de l'énergie et un certain nombre de facteurs supplémentaires. L'initiation de la traduction est la plus complexe des étapes et dépend de l'assemblage et de l'action coordonnée de plusieurs facteurs d'initiation, dont beaucoup consistent en plusieurs sous-unités (Figure 2). Par conséquent, l'étape d'initiation limite la vitesse de traduction et fournit à la cellule un point de contrôle clé dans la voie d'expression génique.

En rapport avec "phase de croissance exponentielle"

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