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:
- 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.
- 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.
- 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.
Врачи и микробиологи подчеркивают важность правильного подбора питательной среды для бактерий, поскольку это напрямую влияет на результаты исследований и диагностику заболеваний. Каждый вид бактерий требует специфических условий для роста, включая оптимальный уровень pH, температуру и состав питательных веществ. Например, некоторые патогенные микроорганизмы нуждаются в обогащенных средах, содержащих дополнительные факторы роста, такие как витамины или аминокислоты.
Кроме того, выбор среды может зависеть от цели исследования: для выделения чистой культуры используются селективные среды, а для оценки метаболической активности — дифференциальные. Врачи отмечают, что неправильный выбор среды может привести к ложным результатам, что, в свою очередь, затрудняет диагностику и лечение инфекций. Таким образом, тщательный подход к подбору питательной среды является ключевым аспектом в микробиологии и клинической практике.
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.
Читайте также:
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.
Подбор питательной среды для бактерий — это ключевой аспект микробиологии, который вызывает множество обсуждений среди ученых и практиков. Многие отмечают, что состав среды напрямую влияет на рост и метаболизм микроорганизмов. Например, некоторые исследователи подчеркивают важность наличия необходимых питательных веществ, таких как углероды, азот и витамины, которые способствуют оптимальному развитию бактерий. Другие акцентируют внимание на значении pH и температуры, которые могут существенно изменить результаты экспериментов.
Существуют также мнения о том, что использование специализированных сред, таких как селективные или дифференциальные, позволяет выделить определенные виды бактерий из сложных смесей. В то же время, некоторые ученые предупреждают о рисках, связанных с использованием готовых сред, так как они могут не учитывать все нюансы конкретных условий. В итоге, выбор питательной среды — это не просто технический процесс, а настоящая наука, требующая глубоких знаний и опыта.
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).
-
Читайте также:
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.
Вопрос-ответ
Какая питательная среда используется для выращивания бактерий?
Питательной средой называется специальный субстрат, имеющий жидкую, иногда полужидкую или плотную консистенцию, который используется для выращивания микроорганизмов. Культивирование осуществляется обычно в условиях лаборатории или производства.
Каким требованиям должны удовлетворять питательные среды для выращивания микробов?
Основные требования, предъявляемые к питательным средам:
- иметь определенную плотность и кислотность (уровень рН);
- содержать все требуемые элементы, необходимые для питания микроорганизмов;
- поддерживать определенную влажность;
- не допускать попадания сторонних веществ (иметь допустимую степень стерильности).
Какая питательная среда используется для культивирования бактерий?
Питательные бульоны, или лизогенные бульоны (LB), являются двумя наиболее популярными средами для выращивания бактерий. Агар часто добавляют в жидкие среды перед помещением их в чашку Петри для застывания. Эти агаровые пластины обеспечивают стабильную среду для культивирования бактерий.
Основные компоненты питательных сред для культивирования микроорганизмов?
Основные компоненты питательных сред для культивирования микроорганизмов включают углеродные источники (например, глюкозу), азотные источники (например, пептон или аминокислоты), минералы (такие как фосфаты и сульфаты), витамины, а также буферные системы для поддержания pH. Дополнительно могут быть добавлены агар для создания твердой среды и специфические ингибиторы или стимуляторы для селекции определенных микроорганизмов.
Советы
СОВЕТ №1
При выборе питательной среды для бактерий учитывайте их физиологические потребности. Разные виды бактерий требуют различных источников углерода, азота и витаминов. Исследуйте характеристики целевой бактерии, чтобы подобрать оптимальную среду.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на pH среды. Многие бактерии имеют узкий диапазон pH, в котором они могут расти. Регулярно проверяйте и при необходимости корректируйте уровень pH, чтобы обеспечить максимальную продуктивность культуры.
СОВЕТ №3
Используйте стерильные методы при подготовке питательной среды. Контаминация может привести к неправильным результатам экспериментов. Убедитесь, что все инструменты и материалы, используемые для приготовления среды, стерильны.
СОВЕТ №4
Не забывайте о добавлении антибиотиков или антисептиков, если необходимо подавить рост нежелательных микроорганизмов. Это особенно важно при работе с чистыми культурами, чтобы избежать загрязнения.
