Какие способы выращивания анаэробов вы знаете

Методы культивирования анаэробов.

Для культивирования анаэробов необходимо понизить окислительно-восстановительный потенциал среды, соз­дать условия анаэробиоза, т. е. пониженного содержания кислорода в среде и окружающем ее пространстве. Это достигается применением физических, химических и био­логических методов.

Физические методы. Основаны на выращивании мик­роорганизмов в безвоздушной среде, что достигается:

1) посевом в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества;

2) посевом микроорганизмов в глубину плотных пи­тательных сред;

3) механическим удалением воздуха из сосудов, в ко­торых выращиваются анаэробные микроорганизмы;

4) заменой воздуха в сосудах каким-либо индиффе­рентным газом.

В качестве редуцирующих веществ обычно использу­ют кусочки (около 0,5 г) животных или растительных тканей (печень, мозг, почки, селезенка, кровь, картофель, вата). Эти ткани связывают растворенный в среде кис­лород и адсорбируют бактерии. Чтобы уменьшить содер­жание кислорода в питательной среде, ее перед посевом кипятят 10—15 мин, а затем быстро охлаждают и зали­вают сверху небольшим количеством стерильного вазе­линового масла. Высота слоя масла в пробирке около 1 см.

В качестве легко окисляемых веществ используют глю­козу, лактозу и муравьинокислый натрий.

Лучшей жидкой питательной средой с редуцирующи­ми веществами является среда Китта — Тароцци, кото­рая используется с успехом для накопления анаэробов при первичном посеве из исследуемого материала и для поддержания роста выделенной чистой культуры анаэ­робов.

Посев микроорганизмов в глубину плотных сред про­изводят по способу Виньяль — Вейона, который состоит в механической защите посевов анаэробов от кислорода воздуха. Берут стеклянную трубку длиной 30 см и диа­метром 3—6 мм. Один конец трубки вытягивают в ка­пилляр в виде пастеровской пипетки, а у другого конца делают перетяжку. В оставшийся широкий конец трубки вставляют ватную пробку. В пробирки с расплавленным и охлажденным до 50°С питательным агаром засевают исследуемый материал. Затем насасывают засеянный агар в стерильные трубки Виньяль — Вейона. Капилляр­ный конец трубки запаивают в пламени горелки и трубки помещают в термостат. Так создаются благоприятные условия для роста самых строгих анаэробов. Для выде­ления отдельной колонии трубку надрезают напильни­ком, соблюдая правила асептики, на уровне колонии, ло­мают, а колонию захватывают стерильной петлей и переносят в пробирку с питательной средой для дальней­шего выращивания и изучения в чистом виде.

Удаление воздуха производят путем его механическо­го откачивания из специальных приборов — анаэроста-тов, в которые помещают чашки с посевом анаэробов. Переносный анаэростат представляет собой толстостен­ный металлический цилиндр с хорошо притертой крыш­кой (с резиновой прокладкой), снабженный отводящим краном и вакуумметром. После размещения засеянных чашек или пробирок воздух из анаэростата удаляют с помощью вакуумного насоса.

Замену воздуха индифферентным газом (азотом, во­дородом, аргоном, углекислым газом) можно производить в тех же анаэростатах путем вытеснения его газом из баллона.

Химические методы. Основаны на поглощении кисло­рода воздуха в герметически закрытом сосуде (анаэро-стате, эксикаторе) такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия Na₂S20₄.

Биологические методы. Основаны на совместном вы­ращивании анаэробов со строгими аэробами. Для этого из застывшей агаровой пластинки по диаметру чашки вырезают стерильным скальпелем полоску агара шири­ной около 1 см. Получается два агаровых полудиска в одной чашке. На одну сторону агаровой пластинки засе­вают аэроб, например часто используют S. aureus или Serratia marcescens. На другую сторону засевают ана­эроб. Края чашки заклеивают пластилином или заливают расплавленным парафином и помещают в термостат. При наличии подходящих условий в чашке начнут размно­жаться аэробы. После того, как весь кислород в прост­ранстве чашки будет ими использован, начнется рост анаэробов (через 3—4 сут). В целях сокращения воздуш­ного пространства в чашке питательную среду наливают возможно более толстым слоем.

Комбинированные методы. Основаны на сочетании фи­зических, химических и биологических методов создания анаэробиоза.

№ 18 Типы и механизмы питания бактерий.

Типы питания. Микроорганизмы нуждают­ся в углеводе, азоте, сере, фосфоре, калии и других элементах. В зависимости от источников углерода для питания бактерии делятся на аутотрофы, использующие для построения своих клеток диоксид углерода С0₂ и другие неорганические соединения, и гетеротрофы, питающиеся за счет готовых органических соединений. Аутотрофными бактериями являются нитрифицирующие бактерии, находящиеся в почве; серобактерии, обитающие в воде с сероводородом; железобак­терии, живущие в воде с закисным железом, и др.

Гетеротрофы, утилизирующие органические остатки отмерших организмов в окружающей среде, называются сапрофитами. Гетеротрофы, вызывающие заболевания у человека или живот­ных, относят к патогенным и условно-патогенным. Среди пато­генных микроорганизмов встречаются облигатные и фа­культативные паразиты (от греч. parasitos — нахлебник). Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки, например риккетсии, вирусы и некоторые простейшие.

В зависимости от окисляемого субстрата, называемого доно­ром электронов или водорода, микроорганизмы делят на две группы. Микроорганизмы, использующие в качестве доноров во­дорода неорганические соединения, называют литотрофны-ми (от греч. lithos — камень), а микроорганизмы, использую­щие в качестве доноров водорода органические соединения, — органотрофами.

Учитывая источник энергии, среди бактерий различают фототрофы, т.е. фотосинтезирующие (например, сине-зеленые во­доросли, использующие энергию света), и хемотрофы, нуж­дающиеся в химических источниках энергии.

Механизмы питания. Поступление различных веществ в бак­териальную клетку зависит от величины и растворимости их мо­лекул в липидах или воде, рН среды, концентрации веществ, различных факторов проницаемости мембран и др. Клеточная стенка пропускает небольшие молекулы и ионы, задерживая мак­ромолекулы массой более 600 Д. Основным регулятором поступ­ления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана. Условно можно выделить четыре механизма проникновения пи­тательных веществ в бактериальную клетку: это простая диффу­зия, облегченная диффузия, активный транспорт, транслокация групп.

Наиболее простой механизм поступления веществ в клетку — простая диффузия, при которой перемещение веществ про­исходит вследствие разницы их концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны. Вещества проходят через липид-ную часть цитоплазматической мембраны (органические молеку­лы, лекарственные препараты) и реже по заполненным водой каналам в цитоплазматической мембране. Пассивная диффузия осуществляется без затраты энергии.

Облегченная диффузия происходит также в результате разницы концентрации веществ по обе стороны цитоплазмати­ческой мембраны. Однако этот процесс осуществляется с помо­щью молекул-переносчиков, локализующихся в цитоплазматичес­кой мембране и обладающих специфичностью. Каждый перенос­чик транспортирует через мембрану соответствующее вещество или передает другому компоненту цитоплазматической мембра­ны — собственно переносчику. Белками-переносчиками могут быть пермеазы, место синтеза которых — цитоплазматичес­кая мембрана. Облегченная диффузия протекает без затраты энер­гии, вещества перемещаются от более высокой концентрации к более низкой.

Активный транспорт происходит с помощью пермеаз и направлен на перенос веществ от меньшей концентрации в сто­рону большей, т.е. как бы против течения, поэтому данный про цесс сопровождается затратой метаболической энергии (АТФ), образующейся в результате окислительно-восстановительных ре­акций в клетке.

Перенос (транслокация) групп сходен с активным транспортом, отличаясь тем, что переносимая молекула видо­изменяется в процессе переноса, например фосфорилируется.

Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных систем.

№ 19 Основные принципы культивирования бактерий.

Универсальным инструментом для производства посевов явля­ется бактериальная петля. Кроме нее, для посева уколом при­меняют специальную бактериальную иглу, а для посевов на чашках Петри — металлические или стеклянные шпатели. Для посевов жидких материалов наряду с петлей используют пасте­ровские и градуированные пипетки. Первые предварительно из­готовляют из стерильных легкоплавких стеклянных трубочек, которые вытягивают на пламени в виде капилляров. Конец ка­пилляра сразу же запаивают для сохранения стерильности. У пастеровских и градуированных пипеток широкий конец за­крывают ватой, после чего их помещают в специальные пеналы или обертывают бумагой и стерилизуют.

При пересеве бактериальной культуры берут пробирку в левую руку, а правой, обхватив ватную пробку IV и V пальцами, вынимают ее, пронося над пламенем горелки. Удерживая дру­гими пальцами той же руки петлю, набирают ею посевной ма­териал, после чего закрывают пробирку пробкой. Затем в пробирку со скошенным агаром вносят петлю с посевным материалом, опуская ее до конденсата в нижней ча­сти среды, и зигзагообразным движением распределяют мате риал по скошенной поверхности агара. Вынув петлю, обжигают край пробирки и закрывают ее пробкой. Петлю стерилизуют в пламени горелки и ставят в штатив. Пробирки с посевами над_г писывают, указывая дату посева и характер посевного мате­риала (номер исследования или название культуры).

Посевы «газоном» производят шпателем на питательный агар в чашке Петри. Для этого, приоткрыв левой рукой крышку, пет­лей или пипеткой наносят посевной материал на поверхность питательного агара. Затем проводят шпатель через пламя горел­ки, остужают его о внутреннюю сторону крышки и растирают материал по всей поверхности среды. После инкубации посева появляется равномерный сплошной рост бактерий.

№ 20 Искусственные питательные среды, их классификация. Требования, предъявляемые к питательным средам.

Питательной средой в микробиологии называют среды, содер­жащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.

Питательные среды готовят из продуктов животного или рас­тительного происхождения. Большое значение имеет наличие в питательной среде ростовых факторов, которые катализируют метаболические процессы микробной клетки (витамины груп­пы В, никотиновая кислота и др.).

Искусственные среды готовят по определенным рецептам из различных настоев или отваров животного или растительного про­исхождения с добавлением неорганических солей, угле­водов и азотистых веществ.

В бактериологической практике чаще всего используют сухие питательные среды, которые получают на основе достижений современной биотехнологии. Для их приготовления используют экономически рентабельное непищевое сырье: утратившие срок годности кровезаменители (гидролизин—кислотный гидролизат крови животных, аминопептид — ферментативный гидролизат крови; продукты биотехнологии (кормовые дрожжи, кормовой лизин, виноградная мука, белколизин). Сухие питательные среды могут храниться в течение длительного времени, удобны при транспортировке и имеют относительно стандартный состав.

По консистенции питательные среды могут быть жид­кими, полужидкими, плотными. Плотные среды готовят путем до­бавления к жидкой среде 1,5—2% агара, полужидкие — 0,3— 0,7 % агара. Агар представляет собой продукт переработки осо­бого вида морских водорослей, он плавится при температуре 80—86 °С, затвердевает при температуре около 40 °С и в застыв­шем состоянии придает среде плотность. В некоторых случаях для получения плотных питательных сред используют желатин (10—15%). Ряд естественных питательных сред (свернутая сы­воротка крови, свернутый яичный белок) сами по себе являются плотными.

По целевому назначению среды подразделяют на основные, элективные и дифференци­ально-диагностические.

К основным относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий. Это триптические гидролизаты мясных, рыбных продуктов, крови животных или казеина, из которых готовят жидкую среду — питательный бульон и плотную — пита­тельный агар. Такие среды служат основой для приготов­ления сложных питательных сред — сахарных, кровяных и др., удовлетворяющих пищевые потребности патогенных бак­терий.

Элективные питательные среды предназначены для избира­тельного выделения и накопления микроорганизмов определен­ного вида (или определенной группы) из материалов, содержа­щих разнообразную постороннюю микрофлору. При создании элективных питательных сред исходят из биологических особен­ностей, которые отличают данные микроорганизмы от большин­ства других. Например, избирательный рост стафилококков на­блюдается при повышенной концентрации хлорида натрия, хо­лерного вибриона — в щелочной среде и т. д.

Дифференциально-диагностические питательные среды при­меняются для разграничения отдельных видов (или групп) мик­роорганизмов. Принцип построения этих сред основан на том, что разные виды бактерий различаются между собой по биохи­мической активности вследствие неодинакового набора фермен­тов.

Особую группу составляют синтетические и полусинтетиче­ские питательные среды. В состав синтетических сред входят химически чистые вещества: аминокислоты, минеральные соли, углеводы, витамины. В полусинтетические среды дополнительно включают пептон, дрожжевой экстракт и другие питательные вещества. Эти среды чаще всего применяют в научно-исследова­тельской работе и в микробиологической промышленности при получении антибиотиков, вакцин и других препаратов.

В последние годы в целях экономии питательных сред и уско­ренной идентификации некоторых микроорганизмов (энтеробактерии, стафилококки, стрептококки и др.) применяются так на­зываемые микротест-системы (МТС). Они представляют собой полистироловые пластины с лунками, в которых содержатся сте­рильные дифференциально-диагностические среды. Стерилизацию МТС проводят УФ-облучением. Микротест-системы особенно удобны при массовых бактериологических исследованиях в практических лабораториях.

Источник

Методы культивирования и выделения чистых культур анаэробных микроорганизмов

Для культивирования анаэробов необходимо создать с помощью физических, химических и биологических методов условия анаэробиоза — пониженного содержания кислорода в среде и окружающем ее пространстве.

· механическое удаление воздуха из сосудов, в которых выращиваются анаэробные микроорганизмы – анаэростатов (рис. 26, см. приложение), с помощью разрежающих насосов. Анаэростат представляет собой цилиндр из ударопрочного полимерного материала или металла с хорошо притертой крышкой, снабженный отводящим краном и вакуумметром. После размещения засеянных чашек или пробирок воздух из анаэростата удаляют с помощью вакуумного насоса;

· посев в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества, которые связывают растворенный в среде кислород. С целью уменьшения содержания кислорода в питательной среде, ее перед посевом кипятят 10—15 мин, затем быстро охлаждают, после чего заливают небольшим количеством стерильного вазелинового масла. Легко окисляемыми веществами являются глюкоза, лактоза и др. Лучшей жидкой питательной средой с редуцирующими веществами является среда Китта — Тароцци, которая с успехом используется для накопления анаэробов при первичном посеве из исследуемого материала и для поддержания роста выделенной чистой культуры анаэробов;

· посев микроорганизмов в глубину плотных пи­тательных сред про­изводят по способу Виньяль — Вейона, который состоит в механической защите посевов анаэробов от кислорода воздуха. Для этого берут стеклянную трубку длиной 30 см и диаметром 3—6 мм. Один конец трубки вытягивают в капилляр в виде пастеровской пипетки, а у другого конца делают перетяжку. В оставшийся широкий конец трубки вставляют ватную пробку. В пробирки с расплавленным и охлажденным до 50 0 С питательным агаром засевают исследуемый материал. Затем насасывают засеянный агар в стерильные трубки Виньяль — Вейона. Капиллярный конец трубки запаивают в пламени горелки и трубки помещают в термостат. Для выделения отдельной колонии трубку надрезают напильником, соблюдая правила асептики, на уровне колонии ломают, а колонию захватывают стерильной петлей и переносят в пробирку с питательной средой для дальнейшего выращивания и изучения в чистом виде;

· замена воздуха в анаэростатах или эксикаторах индифферентным газом (азотом, водородом, аргоном, углекислым газом) путем вытеснения его газом из баллона.

Химические методы основаны на поглощении кислорода воздуха в анаэростате или эксикаторе такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия;

Биологические методы основаны на совместном выращивании анаэробов со строгими аэробами. На одну половину чашки Петри с МПА засевают культуру аэробов, на другую — анаэробов. Края чашки заклеивают пластилином или заливают расплавленным парафином, посев ставят в термостат. Сначала вырастают аэробы, потом (через 3-4 дня) — анаэробы.

Комбинированные методы основаны на сочетании физических, химических и биологических методов создания анаэробиоза.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

1. Выделение чистой культуры аэробных бактерий от потенциального носителя золотистого стафилококка (самостоятельная работа). Продолжить работу по бактериологическому исследованию, начатую на предыдущем занятии: рассмотреть чашку с выросшими колониями и обвести карандашом по дну различные типы колоний, у которых изучить культу­ральные свойства в соответствии с таблицей 3.

Учитываются следующие признаки колоний:

· размер (измеряется миллиметровой полоской со стороны дна диаметр колонии);

· форма (круглая, неправильная);

· цвет (красный, желтый и т.д.). Беспигментные колонии имеют отте­нок среды, например сероватый на МПА;

· поверхность (выпуклая, плоская, блестящая, матовая, гладкая, шероховатая);

· край (ровный, изрезанный, волнообразный, фестончатый). Колонии зарисовать.

Таблица 3. Характеристика колоний бактерий

Признаки колоний	Описание свойств колоний
Размер	Проводится измерение диаметра колоний
Форма	Круглая, неправильная
Цвет	Красный, желтый и т.д. Беспигментные колонии имеют оттенок среды, например, сероватый на МПА
Поверхность	Выпуклая, плоская, блестящая, матовая, гладкая, морщинистая, шероховатая, исчерченная и т.д.
Структура	Чашка Петри с ростом колоний кладется дном вверх на предметный столик микроскопа и колония изучается у ее края при малом увеличении с опущенным конденсором. Структура может быть гомогенной, мелко-, крупно-, неравномерно-зернистой, волокнистой
Край	Изучается вместе со структурой. Может быть ровным, изрезанным, волнообразным, фестончатым
Консистенция	Определяется при взятии петлей для приготовления мазка. Консистенция может быть слизистой (культура тянется – подозрение на наличие капсулы), влажная (легко берется) и сухая (крошится – подозрение на спорообразующие бактерии)
Тинкториальные (отношение к окраске) и морфологические свойства	Изучаются соответствующие свойства бактерий, находящихся в колонии

Для дальнейшего изучения выбирают одну из колоний. С целью сохранения и накопления выделенной чистой культуры сделать пересев из колонии на скошенный МПА.

Техника пересева: снять крышку чашки, взять чашку в левую руку в вертикальном положении, посевом обратив к себе. Стерильной петлей взять из центра колонии культуру и засеять на скошенный МПА зигзагообразной линией, двигаясь снизу вверх. Прокалить петлю в пламени спиртовки, аккуратно подписать пробирку в верхней трети и поместить ее в термостат на сутки. Результаты исследования занести в протокол. Работа будет продолжена на следующем занятии.

6. Изучение методов культивирования анаэробов и ознакомление с аппаратурой, используемой с этой целью (демонстрация).

Культивирование анаэробов проводят в бескислородных условиях, для чего с целью удаления кислорода к питательным средам добавляют кусочки печени, а также редуцирующие вещества (сульфат железа, глюкоза и др.).

Наиболее широко в бактериологической практике применяются следующие методы культивирования анаэробов:

· Метод Вейнберга (на сахарном МПА столбиком). В расплавленный МПА в пробирке бактериологической иглой или петлей добавляют исследуемый материал, тщательно перемешивают содержимое пробирки, охлаждают. В нижней части пробирки создаются оптимальные условия для роста анаэробов,

· Метод Вейон-Виньяля. Готовят разведения исследуемого материала в нескольких пробирках с МПА, затем содержимое каждой пробирки набирают в специальную стеклянную трубку, один конец которой вытянут в виде капилляра (как у пастеровской пипетки), а другой конец имеет сужение. После заполнения трубки капилляр запаивают в пламени спиртовки, а суженную часть трубки закрывают кусочком ваты. Трубку охлаждают, помещают в термостат. Через 2-3 дня в столбике МПА вырастают колонии анаэробов. Напильником делают надрез выше уровня намеченной колонии, трубку надламывают, колонию извлекают из агара петлей и пересевают на среду Китт-Тароцци.

· Выращивание в анаэростатах — в металлических или пластмассовых сосудах с герметически закрывающейся крышкой, воздух из которых отсасывается с помощью разрежающего насоса или заменяется газовым составом.

· Создание анаэробных условий в эксикаторах (герметически закрывающиеся стеклянные сосуды) с использованием химических поглотителей кислорода или заменой кислорода инертным газом.

· Биологический метод культивирования анаэробов (по Фортнеру). На одну половину чашки Петри с МПА засевают культуру аэробов, на другую — анаэробов. Бортики чашки оклеивают лейко­пластырем, посев ставят в термостат. Сначала вырастают аэробы, потом анаэробы.

2. Выделение чистой культуры анаэробных бактерий из почвы (демонстрация):

· изучение характера роста на среде Китт-Тароцци;

· изучение морфологических и тинкториальных свойств микроор­ганизмов, выросших на среде Китт-Тароцци; приготовление мазка, окраска его по Граму, микроскопия. Обратить внимание на наличие в микропрепарате крупных, расположенных беспорядочно или короткими цепочками, грамположительных палочек; выполнить посев одной петли материала со среды Китт-Тароцци в высокий столбик МПА, расплавленного на водяной бане и остуженного до 45° С. Результаты исследования занести в протокол.

3. Выделение чистой культуры протея по методу Шукевича (самостоятель­ная работа). Произвести посев исследуемого материала петлей в конденсацион­ную воду скошенного МПА. Ход исследования отразить в протоколе.

Источник