Выращивание микроорганизмов на питательных средах называется


Выращивание микроорганизмов в лабораторных условиях называется

культивированием, а выращенные на питательной среде микробы – культурой.

Культуры, состоящие из различных видов микроорганизмов, называют

смешанными; культуры, состоящие из одного вида микробов – чистыми.

При специальных способах посева, когда в питательную среду вносит-

ся одна клетка, в результате ее размножения образуется совокупность особей, которая называется клон. Если клон развивается на поверхности плотной питательной среды, по мере роста числа особей он образует видимое невооруженным глазом скопление микробов, которое называется колонией.

Микроорганизмы одного вида, выделенные из определенного источни-

ка внешней среды (из почвы, организма человека, животного, пищевого продукта и т. д.), называются штаммом. Например, если стафилококк одного вида выделен из пяти источников (пяти разных порций продукта, от пяти разных человек и т. д.), считают, что получено, пять штаммов данного вида стафилококка.

Вторичные метаболиты – вещества, образующиеся на поздних фазах развития мко и не участвующие в конструктивном метаболизме клетки. К ним относятся антибиотики, микотоксины, пигменты. В ряде случаев вторичные метаболиты вообще не образуются.

Колония — микробные клетки одного вида, выросшие, в большинстве случаев, из одной клетки в виде изолированного скопления на плотной питательной среде.

Концентрация биомассы (Х) – масса абсолютно сухого вещества клеток мко (АСБ), приведенная к единице объема питательной среды (культуральной жидкости).

Словарь КУЛЬТИВИРОВАНИЕ — выращивание микроорганизмов, животных и растит, клеток, тканей, ... бактерий происходит неинтенсивно, а скорость их роста увеличивается. ...

dbase.aris.ru/N/WIN_R/MSHP/ DEVET/SPRAV_INFO/SL/word3_2.html

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ — выращивание микроорганизмов, животных и растит, клеток, тканей, органов членистоногих в искусственных условиях.

КУЛЬТУРА БАКТЕРИАЛЬНАЯ—популяция жизнеспособных бактерий, выращенная на плотной или в жидкой питательной среде.

КУЛЬТУРА КЛЕТОК, клеточная культура, культура тканей— живущие вне организма в искусственно созданных условиях фрагменты органов или тканей или популяции изолированных клеток млекопитающих. В зависимости от биологич. особенностей и методов культивирования различают несколько типов К. к. перевиваемая, первично трипсинизированная, диплоидная и др.

КУЛЬТУРА МИКРООРГАНИЗМА, культура микробная — совокупность микроорганизмов одного вида, выросших на питательной среде. См. Штамм.

КУЛЬТУРА ЧИСТАЯ, монокультура — культура микроорганизма, содержащая особей лишь одного биологич. вида.

Культивирование микроорганизмов — создание искусственных условий для поддержания процессов жизнедеятельности и размножения микробов in vitro. С этой целью используют питательные (культуральные) среды. Для получения микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности в промышленных масштабах используют методы глубинного и непрерывного культивирования.

Культивирование микроорганизмов глубинное - выращивание микроорганизмов в условиях постоянной аэрации жидкой питательной среды. Это достигается с помощью специальных устройств (барботеров), через которые пропускают стерильный воздух. Для повышения эффективности аэрации среда одновременно перемешивается мешалкой. Для глубинного культивирования микробов используются ферментеры разного объема. При непрерывной аэрации и перемешивании среды каждая клетка микробной культуры находится практически в одинаковых условиях. Это намного повышает накопление продуктов микробного метаболизма (антибиотиков), токсинов и др. и микробной массы, а также значительно сокращает время культивирования.

Культивирование микроорганизмов непрерывное - выращивание микробов в условиях постоянного обновления питательной среды в специальных аппаратах — хемостатах, которые снабжены устройствами для автоматической подачи свежей питательной среды и удаления культуральной жидкости с продуктами метаболизма, а также для поддержания температуры и рН на постоянном уровне. Микробная популяция тем самым поддерживается необходимое время в логарифмической фазе роста, что значительно повышает выход микробной массы и продуктов метаболизма.

Культура бактерий «чистая» - скопление микробных клеток одного вида, выращенных на плотной или жидкой питательных средах. Чистые культуры получают из изолированных колоний путем их пересева в отдельные пробирки с питательной средой или из одной исходной микробной клетки, изолированной с помощью микроманипулятора. Выделение чистых культур бактерий необходимо для их идентификации, приготовления вакцин и других целей.

Лимитирующий субстрат – вещество, концентрация которого непосредственно влияет на скорость роста культуры

Метаболиты — соединения, участвующие в метаболических процессах.

Мутагены (мутагенные факторы) — (от лат. mutatio—изменение и греч. genesis — развитие) -вещества, повышающие частоту мутаций. Мутагенами являются ряд химических и физических агентов, которые могут оказывать непосредственное действие на ДНК, на ее предшественников или на РНК (в случае РНК-вирусов).

Механизм действия мутагенов различен. Часть из них действует лишь при синтезе ДНК, другие способны вызывать мутации, действуя на покоящуюся ДНК. Так, азотистая кислота дезаминирует в ДНК азотистые основания, в результате чего после нескольких актов редупликации ДНК в ней происходит замена пар оснований гуанин-цитозин (ГЦ) на аденинтимин (AT). Гидроксиламин во внеклеточных вирусах действует только на цитозин, что приводит к замене ГЦ на AT. Этилэтансульфонат и этилметансульфонат вызывают алкилирование гуанина и его отщепление от рибозофосфатного скелета и другие повреждения в ДНК. Формальдегид реагирует с азотистыми основаниями по аминогруппам, образуя мостики между основаниями — сшивки. Аналог тимина, 5-бромурацил (БУ), замещает тимин у фагов и бактерий в процессе редупликации их ДНК, что в конечном счете может привести к замене пары AT на ГЦ или наоборот. Так называемые супермутагены (нитрозонитрометилгуанидин и нитрозопроизводные мочевины) алкилируют цитозин, вызывая его замену тимином. Они характеризуются чрезвычайно высокой эффективностью при незначительном летальном действии, извращают синтез предшественников ДНК, дезаминируют некоторые основания. К физическим мутагенам относятся рентгеновские и ультрафиолетовые лучи. Они оказывают прямое повреждающее действие на основания ДНК. Кроме того, ряд окислительных и деструктивных процессов возникает под действием свободных радикалов, образующихся в среде, УФ-облучение приводит к образованию тиминовых димеров — «сшивок» между соседними молекулами тимина. Общее число достаточно изученных мутагенов в настоящее время измеряется несколькими сотнями.

Первичные метаболиты – низкомолекулярные соединения, являющиеся промежуточными продуктами конструктивного метаболизма клетки, т.е. служащие для биосинтеза различных ее структур (аминокислоты, нуклеотиды, органические кислоты, витамины, промежуточные продукты гликолиза и ЦТК).

Продукты метаболизма микроорганизмов — включают микробные ферменты, продукты разложения субстратов окружающей среды, микробные токсины, антибиотические вещества (см. Антибиотики), пигменты, бактерий и др. Многие продукты метаболизма (продукты брожения, антибиотики и др.) нашли широкое практическое применение. Обнаружение таких продуктов метаболизма, как ферментов, индола, аммиака, сероводорода и др., используется для идентификации микроорганизмов.

Простейшие (Protozoa) — одноклеточные животные организмы, имеющие дифференцированное ядро, вакуоли (пищеварительные, сократительные) и различные включения. Патогенные простейшие относятся к четырем классам: жгутиковые, саркодовые, споровики, ресничатые.

Протеазы (протеолитические ферменты) — большая группа ферментов, избирательно или неспецифически катализирующих гидролитическое расщепление пептидных связей в белках и пептидах.

Размножение микроорганизмов — бинарное деление одноклеточных микроорганизмов (бактерий, риккетсий, простейших, дрожжей), в результате которого образуются две новые дочерние полноценные особи, наделенные генетической информацией материнской клетки. Дрожжеподобные грибы могут размножаться почкованием, спорами; плесневые грибы и актиномицеты размножаются обычно спорами.

Рост – необратимое увеличение живой клеточной массы, приводящее к увеличению числа клеток мко в результате размножения. Важнейшей количественной характеристикой этого процесса является удельная скорость роста (µ), выражающая увеличение биомассы клеток в единицу времени.

Таким образом, ростовые процессы приводят к накоплению биомассы, которая в ряде случаев является целевым продуктом.

Споры у бактерий — круглые или овальные образования, формирующиеся внутри бактериальной клетки обычно при неблагоприятных условиях внешней среды, аэробные или анаэробные бактерии, образующие споры, называют бациллами. Спора окружена двух- или трехслойной оболочкой, которая формируется за счет цитоплазмы вегетативной клетки. Внутренняя часть двухслойной оболочки образована самой плазмой споры, в которой содержится нуклеоид. Спора содержит значительно меньше воды, чем вегетативная клетка. Вследствие толщины оболочки и плотности содержимого споры очень устойчивы к нагреванию, высушиванию, дезинфицирующим средствам и другим агентам. Они непроницаемы для большинства красителей. Окрашивают споры по способу Ожешко или Циля — Нильсена.

Сверхсинтез, то есть способность микроорганизма синтезировать определенный продукт в количествах, превосходящих физиологические потребности

Селекция – это направленный отбор мутантов, то есть микроорганизмов, наследственные признаки которых претерпели изменения в нужном для человека направлении.

Среда питательная — среда, использующаяся в микробиологической практике для выращивания различных микроорганизмов. Ее готовят из естественных продуктов животного и растительного происхождения (мяса, молока, яиц, отрубей, картофеля, моркови), а также из искусственно полученных из этих продуктов веществ (пептона, аминопептида и др.). По целевому назначению питательные среды можно разделить на основные (мясо-пептонный агар, мясо-пептонный бульон), дифференциально-диагностические (среды Гисса, Эндо и др.) и элективные (среда Леффлера и др.). Большое практическое значение приобрели синтетические питательные среды. Они состоят из растворов химически чистых неорганических и органических соединений в концентрациях, точно установленных на основании изучения потребностей микро­организмов в питательных веществах. Эти среды находят специальное применение в исследовательской работе и микробиологической промышленности. В генетических исследованиях используют среды минимальные и селективные.

Среда полная — питательная среда, содержащая все необходимые ингредиенты для. роста ауксотрофных бактерий.

Стерилизация (от лат. sterilis— бесплодный) — полное уничтожение как вегетативных форм микроорганизмов, так и их спор. Стерилизация осуществляется 1) физическими методами — нагреванием воздуха в сушильном шкафу до 160—180° («сухим жа­ром»); паром под давлением от 0,5 атм до 1,5 атм (температурой ПО—120°) в автоклаве; ультрафиолетовым облучением; 2) механическим способом путем фильтрации жидкостей через асбестовые, нитроцеллюлезные и другие фильтры, приготовленные из пористых материалов; 3) химическим методом путем обработки материала дезинфицирующими или анти­септическими веществами. Выбор того или другого.

Токсигенность — способность бактерий продуцировать экзотоксины или образовывать эндотоксины. Токсигенность детерминируется определенными генами.

Токсины бактерий — биологически активные вещества которые могут вызывать разнообразные патологические изменения в структуре и функциях клеток, тканей, органов и целого макроорганизма чувствительного животного или человека. Сведения о механизмах действия бактериальных токсинов огра­ничены: известно, что у части токсинов активность обусловлена их ферментативными свойствами. Грамположительные бактерии обычно активно секретируют в токсины во время роста, что приводит к их накоплению в среде обитания. Токсины грамотрицательных бактерий (например, кишечного семейства) связаны с липополисахаридным компонентом клеточной стенки.

Фаг — син. бактериофаг, бактериальный вирус (от греч. phagos — пожирающий, хотя термин «Фаг» по Д'Эррелю обозначает не «пожирать», а «развиваться за счет кого-либо») — вирусы, хозяевами которых являются бактерии.

Фаги подразделяют на вирулентные и умеренные. Вирулентные вызывают продуктивную инфекцию, которая завершается лизисом зараженных бактерий. Умеренные фаги могут лизогенизировать бактериальные клетки. Фаги обычно называют по наименованию основных бактериальных хозяев. Они состоят из головки и отростка, которые имеют различные размеры. Хорошо изученными являются колидизентерийные Т-фаги. Четные Т-фаги обладают головкой гек­сагональной формы, отростком с сокращающимся чехлом, который заканчивается базальной пластинкой. К последней прикрепляются нити отростка. Многие фаги не имеют сокращающегося чехла отростка. У некоторых фагов не обнаружено отростка. Фаги широко применяются в качестве модельных систем в молекулярной генетике, а также в практической медицине. Термин введен Д'Эррелем в 1917 г.

Ферментация (культивирование) - это вся совокупность последовательных операций от внесения в заранее приготовленную и термостатированную питательную среду посевного материала (инокулята) до завершения процессов роста и биосинтеза вследствие исчерпывания питательных веществ среды.

Ферменты (энзимы) микроорганизмов — биологические катализаторы, участвующие во всех метаболических процессах, протекающих в микробных клетках.

Имеют белковую природу. По современной классификации ферменты делят на 6 классов. Каждый класс подразделяется на подклассы и подподклассы в зависимости от природы индивидуальных превращений. У микробов встречаются ферменты всех 6 классов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы. Микробные ферменты подразделяются на конститутивные и индуцируемые. Синтез последних регулируется механизмом репрессии— дерепрессии Разные виды микроорганизмов отличаются друг от друга по набору ферментов, которые они способны синтезировать. Это имеет дифференциально-диагности­ческое значение при их идентификации. Некоторые патогенные бактерии продуцируют особые ферменты—гиалуронидазу,лецитиназу, плазмокоагулазу, фибринолизин, ДНК-азу,РНК-азу и др., которые способствуют проявлению их патогенных свойств и рассматриваются как факторы патогенности.

Фитонциды — антимикробные вещества растительного происхождения. См. Антибиотики

изменение, превращение) – промежуточные превращения веществ в микробных клетках. Наиболее выражены в логарифмической фазе роста микробной культуры.

Хемостат (хемо- + греч. states стоящий, установленный) - аппарат для непрерывного культивирования бактерий, обеспечивающий оптимальные температурные условия и постоянное поступление свежей питательной среды при одновременном удалении части бактериальной культуры

Штаммы (от нем. stammen — происходить) — культуры бактерий одного вида, выделенные из различных источников или из одного источника в разное время.

Разные штаммы одного и того же вида бактерий могут отличаться друг от друга по целому ряду свойств, например по чувствительности к антибиотикам, способности к образованию токсинов, ферментов и пр.

Экономический коэффициент – отношение прироста биомассы к потреблению субстрата

Эффективность биотехнологического процесса (Y) в данном случае оценивается выходом продукта по субстрату («экономический коэффициент»): Y = ΔХ/ΔS.

В ряде случаев целевыми продуктами выступают продукты жизнедеятельности мко, которые разделяют на первичные и вторичные метаболиты.

АВТОТРОФЫ - autotrophs. Организмы, синтезирующие из неорганич. соединений органич. вещества с использованием энергии Солнца или энергии, освобождающейся при химич. реакциях (см. Хемотрофы). К А. относятся высшие растения (кроме паразитных и сапрофитных), водоросли, нек-рые бактерии (пурпурные, железобактерии, серобактерии и др.). А. Противопоставляются гетеротрофам. В пищевой цепи А. служат продуцентами. В подземных водах к ним относятся бактерии, использующие для жизнедеят-ти минеральные соединения. Обычно источником углерода служит углекислый газ, а источником энергии - химические реакции и световое излучение. Наиболее распространены серобактерии, железобактерии, нитрифицирующие и др.виды бактерий. Очень велика роль А. в круговороте веществ в природе.

Адаптация

- [позднее лат. adaptatio - приспособление, прилаживание] совокупность морфофизиологических, популяционных и других свойств живых организмов, обеспечивающих возможность устойчивого выживания в конкретных условиях среды. Различают общую А. (приспособление к широкому диапазону условий среды) и частные А. (приспособление к локальным или специфическим условиям среды). Многочисленные факторы экологические подразделяют на адекватные и неадекватные врожденным и приобретенным свойствам организма. К адекватным условиям среды организмы адаптированы в результате длительной эволюции и онтогенеза, в результате чего у них сформировались устойчивые адаптивные механизмы. В неадекватных условиях полной А. организмы достигают не всегда. К некоторым факторам среды А. может быть частичной, в крайне же экстремальных условиях организмы могут оказаться полностью не способны к А.. В последнем случае организмы ищут более подходящую среду, и возникают процессы миграции и реиммиграции.

АДАПТАЦИЯ

Совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей вида, обеспечивающая возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.

Совокупность способов адаптации придает строению и жизнедеятельности организмов черты целесообразности.

Адаптация называется также сам процесс выработки приспособлений организмов к условиям их существования.

Существует:

Биологическая адаптация

Bидоспецифическа наследственна приспособляемость организмов к воздействиям окружающей среды (климат, питание, враги, половые партнеры и др.), развивающаяся в ходе эволюции и проявляющаяся в том, что все особи одного вида приспособлены к определенным особенностям окружающей среды.

Примером может служить развитие у насекомоядных птиц более острого клюва, приспособленного для добывания пищи в древесной коре.

Физиологическая адаптация

Приспособляемость органов чувств к длительному воздействию раздражителей. При этом возбуждение, первоначально сильное, постепенно снижается до некоторого постоянного уровня. Пример - привыкание к шуму.

Глаз также может приспосабливаться к различным раздражающим ситуациям, например адаптироваться к свету или темноте.

Адаптация к раздражениям через прикосновение может быть столь полной, что импульсы возбуждения не возникают вообще.

Аккумуляция

- (лат. Аккумуляцио - накопление, собирание). 1) накопление в организмах химических веществ (например, пестицидов в жировой ткани животных, металлов в растениях), находящихся в окружающей их среде в меньшей концентрации; 2) в пищевой цепи - многократное (иногда в сотни раз) увеличение концентрации веществ на каждой следующей ступени экологической пирамиды, связанное с тем, что количество поедаемой пищи значительно превышает массу потребителя, а химические агенты не полностью выводятся из организма с выделениями. Такая аккумуляция приводит к опасным последствиям - массовым отравлениям организмов на высших ступенях экологической пирамиды, в том числе людей; 3) накопление организмом физических агентов (например, радиоактивных). Синонимы: кумуляция, биоакумуляция. Синоним биоаккумуляция, кумуляция.

Аккумуляция загрязнителей организмами

- процесс накопления в живых организмах химических веществ, загрязняющих среду обитания, в результате усвоения их в процессе питания. Поскольку объем подаваемой пищи за длительное время значительно превышает массу потребителя, а загрязнители не во всех случаях полностью выводятся из организма с выделениями, на каждом следующем уровне экологической пирамиды (биомассы) создается многократно более высокая концентрация загрязнителя.

Биоаккумуляция

- характеристика присутствия химического вещества в живом организме, когда количество поглощенного этим организмом вещества больше количества выведенного вещества. Это приводит к увеличению концентрации вещества в тканях.



infopedia.su

Культивирование и рост микроорганизмов

Культивирование микроорганизмов является одним из основных методов в микро­биологии. Оно основано на знании физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов и понимании значения физико-химических условий среды для жизнедеятельности микроорганиз­мов.

Культивированием называют выращивание микроорганизмов на питательных средах в определенных условиях, а развивающийся при этом организм - культурой. Культивирование при определенной температуре называется инкубированием ( или инкубацией). Культивирование включает:

- подготовку питательной среды,

- получение микробной популяции, которой будет засеяна питательная среда, т.е. посевного материала (или посевной культуры );

- создание оптимальных для развития и роста данного микроорганизма

физико-химических условий , т.е выращивание ( или культивирование);

- выделение целевого продукта.

Последовательность этапов культивированияи их взаимосвязь отражены на рис. 4.1.

Подготовка питательной среды

Получение посевной культуры

Выделение целевого продукта

Рис. 4.1. Основные этапы культивирования микроорганизмов.

В процессе культивирования происходят рост и размножение культуры. Строго го­воря, рост - это физиологический процесс, в ходе которого увеличиваются размеры и масса клеток. Размножение – это увеличение числа особей в популяции. Однако обычно под ростом культуры подразумевают не только рост одной клетки, но и общее увеличение числа клеток – т.е. увеличение клеточной биомассы в результате размножения. Чистой называется культура, представляющая собой потомство одной клетки. Куль­туру, содержащую более чем один вид микроорганизмов, называют смешанной или гетероген­ной. В природе встречаются только сообщества микроорганизмов в виде гетерогенных культур и никогда не встречаются чистые культуры. В производствах, основанных на использовании биохимической деятельности микроорганизмов, применяют чис­тые культуры микроорганизмов одно- или двух-, трехкомпонентные чистые культуры, состоящие из двух или трех видов микроорганизмов.

Для изучения морфологических, культуральных и физиолого-биохимических свойств любого микроорганизма из окружающей среды проводят его выделение в чистую культуру. Это дает возможность провести идентификацию микроорганизма, установить его таксономическое положение и определить его практическую ценность.

Принципы составления сред для культивирования микроорганизмов

Для культивирования микроорганизмов применяют питательные среды, которые должны содержать все вещества, необходимые для их роста. Предложены сотни различных сред для культивирования микроорганизмов, состав которых определяется потребностями микроорганизмов в соединениях, необходимых для биосинтеза и получения энергии. Конструктивные и энергетические процессы у микроорганизмов крайне разнообразны, поэтому столь же разнообразны их потребности в питательных веществах. Из этого следует, что сред, одинаково пригодных для роста всех без исключения микроорганизмов, не существует.

studfiles.net

Питательная среда для бактерий: рост и культивирование в микробиологии

Бактерии – живые организмы. Выращивать их хоть и трудно, но интересно. Микробиология до сих пор еще не научилась культивировать большую часть известных видов бактерий. Именно получение нужных питательных сред и создание оптимальных условий, обеспечивающих рост микроорганизмов в искусственных условиях, – одна из основных задач этой науки. Бытовой же интерес к культивированию микробов формируется из двух основных составляющих: желания научиться самостоятельно идентифицировать микроорганизмы и попытки использовать их для решения собственных утилитарных задач. Для успешной постановки эксперимента исследователю необходимо выделить чистую культуру и подобрать оптимальную питательную среду для бактерий.

Выделение чистой культуры

В природе бактерии чистыми культурами не живут. В ста случаях из ста они обитают микробными сообществами, которым присуще функциональное разделение ролей. Одни микроорганизмы дают пищу другим, третьи создают условия для существования четвертых и так далее. Такой принцип общежития, увеличивающий жизнеспособность бактерий в окружающей среде, создает определенную трудность для исследователя: необходимость выделения чистой культуры из бактериального сообщества для ее предметного изучения.

Сегодня микробиология использует следующие способы выделения чистых культур:

  1. Метод Дригальского используется для выделения аэробов (кислорододышащих микроорганизмов). Проводится в несколько этапов, на каждом из которых исследуемое бактериальное сообщество разделяется на более мелкие сообщества. Изучается их рост и характер развития до выделения чистой культуры.
  2. Метод Коха, при котором для выделения чистых культур используется бактериологическая петля и полурасплавленный агар-агар. Внутрь вязкого агар-агара бактериологической петлей поселяют колонию, при этом хорошенько размешивают ее по всей поверхности. После того, как агар-агар застывает, делают еще три-четыре разведения, материал для которого берется в каждой новой партии. К последнему разведению в агар-агаре содержится уже минимальное количество бактерий, пригодных для выделения. Изолированную колонию переселяют на свежую питательную среду.
  3. Метод Вейнберга. Применяется для выделения анаэробных микроорганизмов. Используется с применением анаэростата. Бактерий разводят по методу Коха 6-7 раз, после каждого разведения отправляют в анаэростат. Последнюю пробирку со средой и с бактериальной колонией быстро охлаждают и заливают парафином с вазелиновым маслом, которые перекрывают доступ кислорода в пробирку. В результате колония анаэробных микроорганизмов растет под наблюдением исследователя, который всегда может изучить поселение в пробирке и определить рост колонии, а также характер ее развития.

Внешне чистая культура представляет собой однородный обособленный нарост на питательной среде для бактерий. Такие иногда можно увидеть на испорченных продуктах питания. Считается, что именно в одном таком обособленном наросте обитают бактерии, произошедшие из одной бактериальной клетки.

Микробиология за свою историю изобрела много способов для выделения чистых бактериальных культуры. Многие из них невозможно использовать в домашних условиях. И это при том, что даже для использования простых способов выделения чистых культур исследователю придется приобретать определенное количество лабораторных приспособлений. Но если простые чашки Петри, трубки Бурри и тот же анаэростат приобрести вполне по силам, то многие другие лабораторные установки требуют капитальных финансовых вложений.

Культивирование колоний микроорганизмов: принципы

После выделения чистой колонии исследователь должен определить наилучшие условия для ее культивирования.

Следует учесть, что в окружающем мире рост и развитие бактерий сильно ограничены внешними условиями. В процентном соотношении бактерии используют только 1% от своих возможностей. Пересаживая же бактериальную культуру на питательную среду для выращивания, человек должен искусственно создать оптимальные условия для развития именно этой бактерии, что даст ей возможность задействовать весь свой потенциал. В противном случае рост культуры не будет заметен и как такового выращивания не произойдет.

Одной из основных задач микробиологов является определение максимальной питательной смеси для каждого вида бактерий (особенно это важно для тех микроорганизмов, которых задействуют для промышленных производств), чтобы получить их максимальную производительность.

В микробиологии есть ряд требований к питательным средам, на которых допускается возможность культивирования чистых бактериальных колоний:

  • среда должна содержать факторы, обеспечивающие рост данной культуры (витамины, аминокислоты);
  • допустимый для данной среды фактор рН;
  • давление среды не должно быть выше или ниже давления внутри клетки (изотоничность);
  • стерильность;
  • прозрачность среды, чтобы у исследователя была возможность наблюдать рост и развитие культур.

Принципы культивирования молочнокислых бактерий

К проблеме выращивания молочнокислых бактерий человек имеет определенное отношение с тех давних времен, когда начал употреблять в пищу кисломолочные продукты. Но эти неконтролируемые способы получения в домашних условиях продуктов кисломолочного брожения имеют весьма опосредованное отношение к научно обоснованным способам культивирования представителей рода Лактобацилл.

Цель выращивания штаммов (чистых культур) бактерий рода Лактобацилл – не только промышленное производство молочных продуктов, но и получение наиболее эффективны штаммов пробиотиков и выявление среди бактериальных сообществ молочнокислых бактерий с условно-патогенной и патогенной природой.

Один из самых распространенных способов выращивания молочнокислых представителей рода Лактобациллы – использование в качестве питательной среды для культивирования гидролизатов молочных белков (частично разрушенных пептидов). Именно в таком частично расщепленном виде представители рода Лактобациллы наилучшим образом усваивают необходимые им питательные вещества.

В быту гидролизаты чаще всего можно найти в питательных молочных смесях для вскармливания грудных детей либо в обезжиренном сухом молоке. Чтобы рост колоний молочнокислых бактерий происходил активнее, в питательную среду добавляются протеолитические ферменты (ферменты, способствующие расщеплению связей между аминокислотами в белках).

Благодаря добавлению таких ферментов, для колонии молочнокислых бактерий, которая выращивается, отпадает необходимость самостоятельно продуцировать ферменты, расщепляющие молочные белки. Вся энергия бактерий тратится на рост, размножение и увеличение биомассы, что зачастую является основной целью культивирования молочнокислых бактерий.

Цена одного килограмма питательной среды – около 50 долларов США. Однако само оборудование для выращивания этих микроорганизмов очень недешево.

Культивирование анаэробных представителей рода Энтерококков

Для анаэробных представителей рода Энтерококков необходимо соблюдение специфических требований по выделению и выращиванию этих микробов в лабораторных условиях. Специфика связана с тем, что необходимо контролировать режим доступа света и тепла, которые обеспечивают рост колонии. Хоть микроорганизмы, относящиеся к виду кишечной палочки (Эшерихия Коли), и являются факультативными анаэробами, то есть могут жить в присутствии кислорода, метаболизм этих организмов происходит только в анаэробных условиях, в отсутствие кислорода.

Выращивание этих анаэробных микроорганизмов опасно в домашних условиях.

Питательная среда для выращивания представителей рода Энтеробактерии – кишечной палочки – агар-агар с добавлением:

  • сорбита,
  • сульфита натрия,
  • хлорида натрия.

Такая среда была сконструирована для представителей рода Энтеробактерии – кишечной палочки, после установления ее способности ферментировать (перерабатывать) сорбитол.

Посев с представителями рода Энтеробактерии обязательно нужно держать в темных местах, без доступа света, в термостате при температуре 30°С. К увеличению роста колонии этих анаэробных организмов приводит добавление в питательную среду глюкозы.

Выращивание представителей рода Энтеробактерии – кишечной палочки осуществляется с целью выработки анатоксина кишечной палочки (вещества, препятствующего токсикации организма вследствие отравления продуктами жизнедеятельности кишечной палочки).

Оптимальные питательные среды для микробиологических исследовательских лабораторий находятся в свободной продаже. Цена питательной смеси для выделения и культивирования анаэробных бактерий не слишком высока. Но одной питательной среды мало. Ни одна лаборатория не обойдется без целого ряда специального оборудования, цена на которое очень высокая, и достать его довольно сложно.

probakterii.ru

Выращивание микроорганизмов

Казахстанско-Российский медицинский университет

Кафедра Микробиологии с основами иммунологии

СРС

На тему: ПРИНЦИПЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ БАКТЕРИЙ

Выполнила: Ильясова А.М.

Факультет: стоматологический гр. 206

Алматы 2014.

ПРИНЦИПЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ БАКТЕРИЙ

Микроорганизмы (за исключением облигатных внутриклеточ­ных паразитов — риккетсий, хламидий, вирусов и простейших) культивируют, как правило, на искусственных питательных средах. В зависимости от пищевых потребностей того или другого вида питательные среды должны содержать соответствующие исходные вещества, необходимые для пластического и энергетического метаболизма.

Выделение микроорганизмов из различных материалов и по­лучение их культур широко используется в лабораторной практике для микробиологической диагностики инфекционных за­болеваний, в научно-исследовательской работе и в микробиоло­гическом производстве вакцин, антибиотиков и других биоло­гически активных продуктов микробной жизнедеятельности.

Условия культивирования также зависят от свойств соответ­ствующих микроорганизмов. Большинство патогенных микробов выращивают на питательных средах при температуре 37 °С в те­чение 1—2 сут. Однако некоторые из них нуждаются в более длительных сроках. Например, бактерии коклюша — в 2—3 сут, а микобактерии туберкулеза — в 3—4 нед.

Для стимуляции процессов роста и размножения аэробных микробов, а также сокращения сроков их выращивания ис­пользуют метод глубинного культивирования, который заключа­ется в непрерывном аэрировании и перемешивании питательной среды. Глубинный метод нашел широкое применение в биотех­нологии.

Для культивирования анаэробов применяют особые методы, сущность которых заключается в удалении воздуха или замены его инертными газами, в герметизированных термостатах — анаэростатах. Анаэробов выращивают на питательных средах, содержащих редуцирующие вещества (глюкозу, муравьинокис-лый натрий и др.). уменьшающиеокислительно-восстановитель­ный потенциал.

Выращивание микроорганизмов

Питательные среды должны бытьтакими, что легко усваиваются, с определенным составом азотистых веществ, углеводов, витаминов и соответствующей концентрацией солей, изотоническими, стерильными, иметь буферные свойства, оптимальную вязкость и определен окислительно восстановительный потенциал.

Микроорганизмы, которые нуждаются в высоких концентрациях солей, называют галофильними.Они распространены в морях, океанах, соленых озерах. К ним принадлежат некоторые патогенные для человека виды (Vibrioparahaemolyticus и др.).

В течение всей истории микробиологии питательные среды постепенно совершенствовались. В допастеровский период как среды для выращивания микроорганизмов применяли только настои и отвары. Л. Пастер и К. Негели внедрили в практику культивирования безбелковые среды.

Р. Кох и Ф. Леффлер для выращивания бактерий использовали мясную воду, пептон и натрия хлорид. Эта среда являет собой мясо-пептонный бульйон (МПБ), из которого готовят мясо-пептонныйагар (МПА), добавляя 1—2 % агара.

Агар — твердый волокнистый материал, который добывают из некоторых водорослей. В водных растворах он образует густой гель (студень). Агар состоит из 70—75 % полисахаридов, 2—3 % белков и других азотсодержащих веществ, 2—4 % золы. Основными компонентами агараявляются высокомолекулярные вещества — агароза и агаропептин. Агар растворяется в воде при нагревании и охлаждается при комнатной температуре. Его выпускают в виде бесцветных пластинок или порошка. Благодаря свойству агара предоставлять питательному субстрату при охлаждении консистенцию густого геля и высокой стойкости к ферментативному действию микроорганизмов его широко применяют при изготовлении полужидких, плотных и сухих питательных сред.

Разработана методика изготовления синтетического полимерного материала, который используется для приготовления густых питательных сред и с успехом заменяет естественный дефицитный агар.

Требования к питательным средам. Для выращивания бактерий в лабораторных условиях, исследования их разнообразных свойств, длительного хранения используют питательные среды. Они должны отвечать определенным стандартам, создавая оптимальные условия для роста, размножения и жизнедеятельности микроорганизмов.

В первую очередь, бактерии нуждаются в азоте, углероде и водороде для построения собственных белков. Водород и кислород для клеток поставляет вода. Источником азота выступают многочисленные вещества, в основном, животного происхождения (мясо говяжье, рыба, мясо-костная мука, казеин), а также белковые гидролизаты, пептиды, пептоны. Можно использовать и заменители мяса – плаценту, кровяные сгустки, дрожжи. Следовательно, в состав сред должны быть введены источники питательных веществ и вода, а также ростовые факторы (витамины группы В, ферменты). Универсальным источником их служат экстракты из белков животного и растительного происхождения, белковые гидролизаты. Для микробов с более сложными пищевыми потребностями в состав сред включают нативные субстраты – кровь, сыворотку, асцитическую жидкость, яичный желток, кусочки печенки, почек, мозговой ткани и др.

Среды должны быть сбалансированными за микроэлементным составом и содержать ионы железа, меди, марганца, цинка, кальция, натрия, калию, иметь в своем составе неорганические фосфаты.

Допускается применение веществ, которые устраняют действие ингибиторов роста и токсиноутвореннямикробов (отдельные аминокислоты, твіни, активирован уголь и тому подобное). Важной является стабилизация оптимума рН среды, его высокой буферності и уровень окислительно восстановительного потенциала (Еh), который для аеробних микроорганизмов достигает свыше 0,08 В, а для анеробних бактерий колеблется в пределах 0,12-0,60 В.

Среды должны иметь определенную вязкость, плотность, иметь определенную влажность (до 20 % воды), быть изотоническими, прозрачными и обязательно стерильными.

Oсновныетребования к питательнымсредам:

1. прозрачность,

2. стерильность

3. лёгкая усвояемость

4. определенный состав азотистых веществ, углеводов, витаминов,

5. изотоничность,

6. определённая вязкость и окислительно-восстановительный баланс

Основные питательные среды. Многочисленные потребности микроорганизмов предопределяют большое разнообразие питательных сред, а для отдельных видов бактерий существуют специальные среды. Часть их готовят в лабораториях непосредственно перед посевом, но с каждым годом появляются все новые и новые среды заводского изготовления (сухие), которые способны удовлетворить самые прихотливые потребности микробиологов. Они сохраняются длительное время, имеют стандартный состав.

Среды разделяются на естественные и искусственные. Как естественные используют свернутую сыворотку, молоко, яйца, мышечную ткань. Искусственные среды создают путем комбинирования разнообразных субстратов, которые обеспечивают те или другие потребности микроорганизмов. Их используют в основном для экспериментального изучения отдельных звеньев метаболизма бактерий.

В зависимости от своей плотности, среды разделяются на жидкие, полужидкие и плотные. Полужидкие и плотные среды готовятся из жидких, добавляя соответственно 0,3-0,7 % но 1,5-2,0 % агара. Последний представляет собой волокнистый материал, который добывают из морских водорослей. Состоит он из полисахаридов (70-75 %), белков (2-3 %), основными составляющими частями является высокомолекулярные агароза и агаропептин. Агар растворяется в воде при повышенной температуре, а, застигая, предоставляет среде драглеподібної консистенции и стойкости к ферментным системам бактерий. Именно за эти свойства он приобрел широкое распространение в микробиологической практике. Для создания плотных сред используют также желатин (10-15 %), свернутую сыворотку крови.

mylektsii.ru


Смотрите также