Monthly Archives: Μάρτιος 2017

  • 1

Κυτταρική Διαίρεση – Μίτωση

Κυτταρική Διαίρεση

Κυτταρική διαίρεση: η διαδικασία κατά την οποία ένα κύτταρο διαιρείται σε 2 (ή περισσότερα) θυγατρικά κύτταρα. Η κυτταρική διαίρεση αποτελεί ένα μόνο μέρος του κύκλου ζωής του κυττάρου.

Στα ευκαρυωτικά κύτταρα πραγματοποιούνται 2 είδη κυτταρικών διαιρέσεων:
  1. Η μίτωση: Κάθε κύτταρο παράγει 2 θυγατρικά που είναι πανομοιότυπα μεταξύ τους (και με το μητρικό). Πραγματοποιείται μία διαίρεση του κυττάρου.
  2. Η μείωση: Κάθε θυγατρικό κύτταρο ονομάζεται γαμέτης και περιέχει τη μισή ποσότητα γενετικού υλικού σε σχέση με το μητρικό. Πραγματοποιούνται 2 συνεχόμενες διαιρέσεις του κυττάρου.

Και στις 2 περιπτώσεις πριν την κυτταρική διαίρεση τα κύτταρα διπλασιάζουν το γενετικό τους υλικό.

Τα προκαρυωτικά κύτταρα υφίστανται διχοτόμηση, ένα είδος κυτταρικής διαίρεσης που είναι απλούστερη σε σχέση με τη μίτωση και εξυπηρετεί τη μονογονική αναπαραγωγή τους. Κάθε κύτταρο διπλασιάζει το γενετικό του υλικό και μετά διαιρείται σε δύο ίδια θυγατρικά κύτταρα.

Στόχοι κυτταρικής διαίρεσης:
  • η μονογονική αναπαραγωγή των οργανισμών: το νέο ή τα νέα άτομα προέρχονται από ένα μόνο γονέα (μύκητες, βακτήρια, κάποια είδη φυτών).
  • η αμφιγονική αναπαραγωγή των οργανισμών: το νέο άτομο είναι προϊόν γονιμοποίησης, (συνένωσης γαμετών από γονείς διαφορετικού φύλου).
  • η αύξηση του αριθμού των κυττάρων, άρα και η ανάπτυξη των πολυκύτταρων οργανισμών,
  • η αντικατάσταση των νεκρών, κατεστραμμένων ή γηρασμένων κυττάρων στους ιστούς.

μίτωση

Μίτωση είναι ένας τύπος  κυτταρικής διαίρεσης, που πραγματοποιείται με δύο διαδοχικές διαδικασίες:

  1. την πυρηνική διαίρεση (μίτωση), όπου γίνεται ακριβοδίκαιη διανομή γενετικού υλικού στους δύο θυγατρικούς πυρήνες, και
  2. την κυτταροπλασματική διαίρεση (κυτταροκίνηση), κατά την οποία το κυτταρόπλασμα και τα οργανίδια του μητρικού κυττάρου ισομοιράζονται στα δύο νέα κύτταρα. Η κυτταροπλασματική διαίρεση δεν αποτελεί φάση της μίτωσης, είναι ξεχωριστή διαδικασία.

Πηγή:http://mde-didaktiki.biol.uoa.gr/mde10/vlondartsik/cell1.html

Ο Γερμανός ανατόμος Φλέμινγκ παρατήρησε στο μικροσκόπιο κύτταρα λίγο πριν διαιρεθούν και είδε νηματοειδείς δομές, που σήμερα γνωρίζουμε ότι  αποτελούν τα χρωμοσώματα που φέρουν τις γενετικές πληροφορίες. Στη μίτωση τα χρωμοσώματα διπλασιάζονται, συμπυκνώνονται, διαχωρίζονται και τελικά σχηματίζονται 2 πυρήνες γενετικά όμοιοι μεταξύ τους (και με το μητρικό). Την ακολουθία αυτών των φαινομένων την ονόμασε μίτωση, από την ελληνική λέξη μίτος, που σημαίνει «νήμα».


1.πυρηνική διαίρεση

Η πυρηνική διαίρεση είναι ένα συνεχές φαινόμενο και μόνο για να διευκολυνθούμε στη μελέτη και την περιγραφή του, το χωρίζουμε στα εξής στάδια: πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση, τελόφαση. Τα κριτήρια για τη διάκριση των επιμέρους σταδίων είναι η μορφή που παρουσιάζει το γενετικό υλικό του πυρήνα καθώς και οι δομικές ανακατατάξεις που παρατηρούνται.

Πηγή:http://yungangies.weebly.com/reference.html

Μεσόφαση

Πηγή:https://ilampos.wordpress.com/2011/01/15/%CF%84%CE%B1-%CF%87%CF%81%CF%89%CE%BC%CE%BF%CF%83%CF%8E%CE%BC%CE%B1%CF%84%CE%B1-%CE%BA%CE%84%CF%84%CE%B1-%CE%BD%CE%BF%CF%85%CE%BA%CE%BB%CE%B5%CF%8A%CE%BA%CE%AC-%CE%BF%CE%BE%CE%AD%CE%B1/

Κατά τη διάρκεια της μεσόφασης κάθε μόριο DNA (ινίδιο χρωματίνης) έχει διπλασιαστεί παράγοντας ένα πανομοιότυπο αντίγραφο. Τα δύο αυτά αντίγραφα ονομάζονται αδελφές χρωματίδες και είναι ενωμένες σε μία δομή που ονομάζεται κεντρομερίδιο.  Κάθε αδελφή χρωματίδα αποτελεί ένα μόριο DNA.

Το κεντρομερίδιο, που χωρίζει το χρωμόσωμα σε δύο σκέλη, αποτελείται από επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες DNA πάνω στις οποίες προσδένονται πρωτεΐνες.

Πρόφαση (Το μεγαλύτερο σε διάρκεια στάδιο της μίτωσης)
  1. Αρχίζει με τη συμπύκνωση των επιμηκυμένων νηματίων χρωματίνης και τη μετατροπή τους σε μιτωτικά χρωμοσώματα. Η συμπύκνωση γίνεται για να μην σπάσει ή να μη χαθεί τίποτα κατά τη μεταφορά του γενετικού υλικού στα θυγατρικά κύτταρα.
  2. Σχηματίζεται η άτρακτος. Στα ζωικά κύτταρα γίνεται με τη βοήθεια του κεντροσωματίου (κυτταρικό οργανίδιο – κέντρο οργάνωσης μικροσωληνίσκων), που έχει διπλασιαστεί κατά τη μεσόφαση. Τα δύο κεντροσωμάτια μετακινούνται στους δύο πόλους και από αυτά ξεκινούν οι μικροσωληνίσκοι (ακτινωτά νημάτια), που σχηματίζουν την άτρακτο. Στα φυτικά κύτταρα η άτρακτος δεν οργανώνεται από κεντροσωμάτια, αφού δε διαθέτουν.
  3. Ο πυρηνικός φάκελος και ο πυρηνίσκος αποδιοργανώνονται, επιτρέποντας στους μικροσωληνίσκους να πλησιάσουν τα κεντρομερίδια των χρωμοσωμάτων.
 Μετάφαση
  1. Οι μικροσωληνίσκοι ενώνονται με τα κεντρομερίδια των χρωμοσωμάτων.
  2. Τα χρωμοσώματα εγκαταλείπουν τις τυχαίες θέσεις τους και αρχίζουν να μετακινούνται προς το ισημερινό επίπεδο του κυττάρου (το κέντρο του), με τη βοήθεια των μικροσωληνίσκων.
  3. Τα χρωμοσώματα εμφανίζουν το μέγιστο βαθμό συμπύκνωσης και γι’ αυτό οποιαδήποτε μελέτη των χρωμοσωμάτων (δομική, ή αριθμητική) πραγματοποιείται στη φάση αυτή.
  4. Στο τέλος αυτής της φάσης τα χρωμοσώματα έχουν φτάσει στο ισημερινό επίπεδο, με τις αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος να έχουν τοποθετηθεί παράλληλα προς αυτό. Η μία αδελφή χρωματίδα δηλαδή βλέπει τον έναν πόλο και η άλλη τον άλλον.
 Ανάφαση
  1. Διαιρείται το κεντρομερίδιο κάθε χρωμοσώματος και
  2. οι αδελφές χρωματίδες κινούνται προς αντίθετο πόλο η καθεμία, με τη βοήθεια των μικροσωληνίσκων της ατράκτου. Από δω και στο εξής με τον όρο χρωματίδα θα αναφερόμαστε σε ένα ανεξάρτητο χρωμόσωμα.
Τελόφαση (Αντίστροφη διαδικασία από την πρόφαση)
  1. Τα χρωμοσώματα αποσυμπιέζονται (βρίσκονται πλέον στα 2 άκρα του μητρικού κυττάρου),
  2. η άτρακτος διαλύεται και
  3. επανασχηματίζεται ο πυρηνικός φάκελος και ο πυρηνίσκος γύρω από κάδε ομάδα χρωμοσωμάτων (σχηματίζονται οι νέοι πυρήνες).

Δείτε το σχετικό βίντεο για να παρακολουθήσετε τη διαδικασία της μίτωσης.


2.κυτταροπλασματική διαίρεση

Η κυτταροπλασματική διαίρεση είναι απαραίτητη διαδικασία, ώστε να σχηματιστούν  δύο αυτοτελή κύτταρα.

  • Στα ζωικά κύτταρα, στο ύψος του ισημερινού επιπέδου του κυττάρου, ινίδια ακτίνης σχηματίζουν έναν περιφερικό δακτύλιο που σταδιακά στενεύει και διχοτομεί τελικά το κύτταρο (αυλάκωση).

  • Στα ανώτερα φυτικά κύτταρα, από το τέλος της ανάφασης, μικροσωληνίσκοι αρχίζουν να σχηματίζουν στο ισημερινό επίπεδο ένα πλέγμα, το φραγμοπλάστη, ο οποίος θα σχηματίσει τα κυτταρικά τοιχώματα των δύο θυγατρικών κυττάρων. Με παρόμοιο τρόπο πραγματοποιείται κυτταροπλασματική διαίρεση και στα βακτήρια.



Η διάρκεια του κυτταρικού κύκλου και της κάθε φάσης του καθορίζονται:
  • (α) από εξωτερικούς παράγοντες: θερμοκρασία,  διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών, οξυγόνου κ.ά.
  • (β) από τον τύπο του κυττάρου: κάποια κύτταρα διαιρούνται συχνά (π.χ. επιθηλιακά κύτταρα εντέρου ~ 12 ώρες), κάποια σπάνια ή καθόλου (π.χ. νευρικά), ενώ κάποια άλλα που υπό κανονικές συνθήκες δε διαιρούνται, με την κατάλληλη διέγερση αρχίζουν να διαιρούνται (π.χ. λεμφοκύτταρα που αλληλεπιδρούν με κάποιο αντιγόνο, κύτταρα συκωτιού ύστερα από χειρουργική αφαίρεση τμήματος συκωτιού).

Βιολογική σημασία της μίτωσης

Το μητρικό κύτταρο και τα θυγατρικά του είναι γενετικά πανομοιότυπα, γιατί καθένα από τα δύο νέα κύτταρα πήρε τη μία από τις δύο πρώην αδελφές χρωματίδες. Η μίτωση  ευνοεί τη γενετική σταθερότητα αφού τα θυγατρικά κύτταρα έχουν ίδια χρωμοσώματα σε ποιότητα και ποσότητα από το κύτταρο απ’ το οποίο προήλθαν. Γι’ αυτό με μίτωση πραγματοποιούνται:

  • Η μονογονική αναπαραγωγή μονοκύτταρων και κάποιων πολυκύτταρων οργανισμών (π.χ. βλαστητική αναπαραγωγή των φυτών).
  • Η ανάπτυξη των πολυκύτταρων οργανισμών και η ανανέωσή τους (αντικατάσταση κατεστραμμένων ή γηρασμένων κυττάρων).

 


  • 2

Γνωριμία με τα Βακτήρια

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Τα κύτταρα, με κριτήριο τη δομή τους και κυρίως την ύπαρξη ή όχι μεμβράνης που περιβάλλει το γενετικό τους υλικό, διακρίνονται σε προκαρυωτικά και σε ευκαρυωτικά.

Ως προκαρυωτικά χαρακτηρίζονται τα κύτταρα που δεν έχουν σχηματισμένο πυρήνα και συνεπώς το γενετικό τους υλικό δεν περιβάλλεται από μεμβράνη. Η δομή τους είναι πιο απλή σε σχέση με των ευκαρυωτικών κυττάρων, και όπως δηλώνει το όνομά τους (προ=πριν, κάρυο=πυρήνας –>  πριν την εμφάνιση πυρήνα) φαίνεται ότι εξελικτικά εμφανίστηκαν πριν από τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, οι οποίοι διαθέτουν καλά σχηματισμένο πυρήνα. Στους προκαρυωτικούς οργανισμούς ανήκουν τα Βακτήρια και τα Αρχαία.

Πηγή: http://www.enidrio.gr/el/biogeochemical_cycles/bacteria/

Τα Βακτήρια είναι μικροσκοπικοί μονοκύτταροι οργανισμοί  και συχνά σχηματίζουν αθροίσματα, τις αποικίες. Εμφανίζονται σε τεράστιους αριθμούς και αναπτύσσονται σε κάθε είδους βιότοπο (φτάνει να σκεφτούμε ότι εκατομμύρια Βακτήρια μπορεί να υπάρχουν σε μια σταγόνα σάλιου!). Μπορεί να είναι παραγωγοί (κυανοβακτήρια), καταναλωτές, ή αποικοδομητές (ορισμένα βακτήρια του εδάφους). Με τη μορφή και τη γενικότερη δράση των Βακτηρίων ασχολείται η Βακτηριολογία.


ΣΧΗΜΑ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ

Το σχήμα τους μπορεί να είναι

  • ελικοειδές (χαρακτηρίζονται ως σπειρύλλια)
  • σφαιρικό (χαρακτηρίζονται ως κόκκοι)
  • ραβδοειδές (χαρακτηρίζονται ως βάκιλοι)

ΔΟΜΗ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ

Αφού ανήκουν στους προκαρυωτικούς οργανισμούς, τα Βακτήρια δε διαθέτουν οργανωμένο πυρήνα ούτε μεμβρανώδη οργανίδια όπως π.χ. αδρό και λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, σύμπλεγμα Golgi, λυσοσώματα, υπεροξειδιοσώματα, κενοτόπια, μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες. Το γενετικό τους υλικό είναι δίκλωνο κυκλικό DNA, και απαντάται συνήθως στην πυρηνική περιοχή ή αλλιώς πυρηνοειδές. Πολλά Βακτήρια, διαθέτουν και πλασμίδια, που είναι δίκλωνα, κυκλικά μόρια γενετικού υλικού (DNA) σε διάφορα μεγέθη. Περιέχουν μικρό ποσοστό της γενετικής πληροφορίας του συνολικού DNA του Βακτηρίου (1 -2%). Σε ένα Βακτήριο μπορεί να περιέχονται κανένα, ένα ή περισσότερα πλασμίδια. Τα πλασμίδια χρησιμοποιούνται στις τεχνικές της Γενετικής Μηχανικής κατά τη δημιουργία ανασυνδυασμένου DNA.

Αναπαράσταση ενός βακτηρίου που περιέχει τρία πλασμίδια
Πηγή:https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A0%CE%BB%CE%B1%CF%83%CE%BC%CE%AF%CE%B4%CE%B9%CE%BF

ΠΕΡΙΒΛΗΜΑΤΑ

  1. Όλα τα Βακτήρια διαθέτουν κυτταρικό τοίχωμα
  2. Όλα τα Βακτήρια διαθέτουν πλασματική μεμβράνη
  3. Ορισμένα Βακτήρια διαθέτουν ένα επιπλέον περίβλημα, την κάψα.
  • Όλα τα Βακτήρια επίσης διαθέτουν ριβοσώματα στα οποία πραγματοποιείται η πρωτεϊνοσύνθεση.

Σε αντίξοες συνθήκες (π.χ. ακραίες θερμοκρασίες, παρουσία ακτινοβολιών) ορισμένα Βακτήρια σχηματίζουν ενδοσπόρια, δηλαδή αφυδατωμένα κύτταρα που διαθέτουν ανθεκτικά τοιχώματα και χαμηλούς μεταβολικούς ρυθμούς. Όταν οι συνθήκες στο περιβάλλον τους γίνουν ξανά ευνοϊκές τα ενδοσπόρια βλαστάνουν και δίνει το καθένα από ένα Βακτήριο.


ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ

Τα Βακτήρια συνήθως αναπαράγονται μονογονικά με απλή διχοτόμηση. Σε ευνοϊκές συνθήκες διαιρούνται πολύ γρήγορα (κάποια αναπαράγονται κάθε 20 λεπτά).

Πηγή:http://www.keyword-suggestions.com/YmluYXJ5ICBmaXNzaW9u/

  1. Το Βακτηριακό DNA (δίκλωνο κυκλικό μόριο) αυτοδιπλασιάζεται.
  2. Τα δύο νέα μόρια DNA μοιράζονται στα θυγατρικά κύτταρα με τη βοήθεια της  κυτταρικής μεμβράνης, χωρίς τη δημιουργία ατράκτου. Το κυτταρόπλασμα διαιρείται.
  3. Τα δύο θυγατρικά κύτταρα αποχωρίζονται, με ανάπτυξη νέων κυτταρικών τοιχωμάτων.

 

 


ΒΑΚΤΗΡΙΑ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΣ

Τα Βακτήρια όσον αφορά τη σχέση τους με τον άνθρωπο μπορεί να είναι χρήσιμα – απαραίτητα. Σε αυτήν την κατηγορία ανήκουν:

  1. Βακτήρια που χρησιμοποιούνται στον τομέα της υγείας (αντιβιοτικά, εμβόλια),
  2. Βακτήρια που χρησιμοποιούνται στον τομέα της διατροφής (τρόφιμα),
  3. Βακτήρια που περνούν όλη τους τη ζωή στο φυσικό περιβάλλον και αποικοδομούν τη νεκρή οργανική ύλη, ή συμμετέχουν στη διεκπεραίωση των βιογεωχημικών κύκλων (αποικοδομητές, συμβιωτικά ή ελεύθερα αζωτοδεσμευτικά Βακτήρια, νιτροποιητικά και απονιτροποιητικά Βακτήρια),
  4. Βακτήρια που παρασιτούν σε διάφορους ιστούς και όργανα του ανθρώπου και αποτελούν φυσιολογική μικροχλωρίδα. Αυτά είτε παράγουν χρήσιμες χημικές ουσίες (όπως το Βακτήριο Escherichia coli που ζει στο έντερο και παράγει τη βιταμίνη Κ), είτε συμβάλλουν στην άμυνα του οργανισμού αφού ανταγωνίζονται τους παθογόνους μικροοργανισνούς. Στον ανθρώπινο εντερικό σωλήνα παρασιτούν περίπου 100 τρισεκατομμύρια Βακτηριακά κύτταρα (!) από διαφορετικά είδη, χωρίς την ύπαρξη των οποίων η διαβίωση του ανθρώπινου οργανισμού θα ήταν θεωρητικά αδύνατη.

Φυσικά δεν είναι όλα τα Βακτήρια ευεργετικά ή χρήσιμα για τον άνθρωπο. Ορισμένα από τα Βακτήρια της φυσιολογικής μικροχλωρίδας μπορούν να γίνουν παθογόνα υπό προϋποθέσεις γι’ αυτό χαρακτηρίζονται δυνητικά παθογόνα Βακτήρια. Έτσι, αν για κάποιο λόγο (π.χ. μειωμένη αντίσταση του ξενιστή) αυξηθούν, ή αν μεταναστεύσουν σε άλλους ιστούς ή όργανα, τότε μπορούν να προκαλέσουν ασθένεια. Επίσης, πολλά Βακτήρια απειλούν την υγεία μας μέσω των ουσιών που παράγουν. Οι ουσίες αυτές λέγονται τοξίνες και διακρίνονται σε εξωτοξίνες και ενδοτοξίνες. Οι ενδοτοξίνες βρίσκονται στο κυτταρικό τοίχωμα κάποιων Βακτηρίων και μπορούν να προκαλέσουν πυρετό, πτώση της πίεσης του αίματος κ.ά., ενώ οι εξωτοξίνες εκκρίνονται από τα Βακτήρια και  προσβάλλουν συγκεκριμένα όργανα του ανθρώπου μέσω της κυκλοφορίας του αίματος.

Μερικά παθογόνα Βακτήρια προκαλούν σοβαρές ασθένειες στον άνθρωπο.

ΑΣΘΕΝΕΙΕΣ ΒΑΚΤΗΡΙΑ
Χολέρα Vibrio cholerae – Δονάκιο της χολέρας
Σύφιλη (ΣΜΝ) Treponema pallidum – Ωχρό Τρεπόνημα
Γονοκοκκική ουρηθρίτιδα / γονόρροια / βλεννόρροια (ΣΜΝ) Neisseria gonorrhae – Ναϊσσέρια της γονόρροιας
Λοίμωξη από χλαμύδια (ΣΜΝ) Μέλη της οικογένειας Chlamydiaceaeπ.χ. Chlamydia trachomatis

Μετάδοση των Βακτηρίων στον άνθρωπο
  • Με την τροφή και το νερό
  • Με την επαφή με μολυσμένα ζώα
  • Με τα σταγονίδια του βήχα ασθενούς ατόμου
  • Με άμεση επαφή με μολυσμένα άτομα (συμπεριλαμβάνεται η σεξουαλική επαφή)
  • Με έμμεση επαφή με μολυσμένα αντικείμενα (που έχουν χρησιμοποιηθεί από μολυσμένα άτομα)
  • Με το αίμα (μεταγγίσεις, από τη μολυσμένη μητέρα στο έμβρυο κατά τον τοκετό)
  • Με το τσίμπημα εντόμων (κουνουπιών, μυγών κ.λ.π.)

Πρόληψη των μολύνσεων
  • Τακτικό πλύσιμο του δέρματος, των χεριών και των μαλλιών
  • Καλό πλύσιμο των φρέσκων φρούτων και λαχανικών
  • Συνεχής και ελεγχόμενη χλωρίωση του νερού
  • Παστερίωση του γάλακτος
  • Εμβολιασμός
  • Αποστείρωση οδοντιατρικών και χειρουργικών εργαλείων
  • Χρήση προφυλακτικού κατά τη σεξουαλική επαφή
  • Έλεγχος μεταγγιζόμενου αίματος και παραγώγων του
  • Χρήση συρίγγων μιας χρήσης

Αντιμετώπιση Βακτηριακών λοιμώξεων

Η αντιμετώπιση των Βακτηριακών λοιμώξεων στηρίζεται στην έγκαιρη και επαρκή παραγωγή αντισωμάτων (ενδογενώς) και στη χορήγηση  αντιβιοτικών.

Πηγή:https://ysjournal.com/antibiotics-an-era-of-resistance/

Τα αντιβιοτικά είναι χημικές ουσίες με αντιμικροβιακή δράση που παράγονται από Βακτήρια, μύκητες και φυτά και δρουν εναντίον Βακτηρίων, μυκήτων και πρωτοζώων. Παρόλο που η ανακάλυψη των αντιβιοτικών έχει συνεισφερει σημαντικά στην αντιμετώπιση των Βακτηριακών λοιμώξεων, δεν πρέπει να θεωρείται πανάκεια, καθώς η αλόγιστη χρήση αντιβιοτικών έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία πολύ ανθεκτικών στελεχών Βακτηρίων. Για το λόγο αυτό γίνεται επιτακτική ανάγκη η ανακάλυψη νέων αντιβιοτικών, που θα έχουν θετική ανταπόκριση στην εξουδετέρωση ανθεκτικών στελεχών Βακτηρίων.


ΒΑΚΤΗΡΙΑ ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Τα Βακτήρια χρησιμοποιούνται στη Βιοτεχνολογία για την παραγωγή χρήσιμων προϊόντων (τρόφιμα, αντιβιοτικά και εμβόλια) σε ευρεία κλίμακα.  Με χρήση τεχνικών ανασυνδυασμένου DNA εισάγονται νέες επιθυμητές ιδιότητες στα Βακτήρια, γρήγορα και με μεγάλη ακρίβεια, τα οποία στη συνέχεια καλλιεργούνται στο εργαστήριο ή/και σε βιομηχανική κλίμακα με τη χρήση βιοαντιδραστήρων κάτω από αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες καλλιέργειας. Μέσα στο βιοαντιδραστήρα τα Βακτήρια αναπτύσσονται και πολλαπλασιάζονται σε ένα περιβάλλον ιδανικό για αυτά (κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας, pH, διαθεσιμότητας οξυγόνου), καταναλώνοντας παράλληλα τα συστατικά του θρεπτικού υλικού.
Ο ρυθμός ανάπτυξης των Βακτηρίων καθορίζεται από το χρόνο διπλασιασμού τους. Ο χρόνος διπλασιασμού και συνεπώς ο ρυθμός ανάπτυξης εξαρτώνται άμεσα από παράγοντες όπως τη διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών, το pH, το Ο2 και τη θερμοκρασία.

  • Το θρεπτικό υλικό των Βακτηρίων θα πρέπει να περιλαμβάνει πηγή άνθρακα, πηγή αζώτου, μεταλλικά ιόντα και νερό.
  • Αναλόγως του pH στο οποίο αναπτύσσονται, τα Βακτήρια χωρίζονται σε αλκαλόφιλα και οξύφιλα. Τα περισσότερα Βακτήρια αναπτύσσονται σε περιβάλλον με pH 6-9, ενώ άλλα χρειάζονται pH 4-5.
  • Υπάρχουν Υποχρεωτικώς Αερόβια Βακτήρια (για την ανάπτυξή τους απαιτούν υψηλή συγκέντρωση Ο2), Μικροαερόφιλα Βακτήρια (απτύσσονται μόνο σε χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου), Προαιρετικώς Αερόβια Βακτήρια (παρουσία Ο2 αναπτύσσονται με ταχύτερο ρυθμό απ’ ότι απουσία του, και Υποχρεωτικώς Αναερόβια Βακτήρια (αναπτύσσονται απουσία Ο2).
  • Mε βάση τη θερμοκρασία τα Βακτήρια διακρίνονται σε τρεις μεγάλες ομάδες: Ψυχρόφιλα (αναπτύσσονται σε θερμοκρασία 0-15 °C), Μεσόφιλα (αναπτύσσονται σε θερμοκρασία 30-40 °C) και Θερμόφιλα (αναπτύσσονται σε θερμοκρασία 50-60 °C).