б) облегченная диффузия – происходит при большей концентрации веществ вне клетки при участии пермеаз;

в) активный транспорт – осуществляется против градиента концентрации с затратой энергии при помощи транспортных белков;

г) транслокация химических групп – в процессе переноса через мембрану молекула вещества химически изменяется, т.к. в исходном виде эти вещества не проходят через мембрану (например, фосфорилирование глюкозы).

Задача 7. ОПИСАТЬ УСЛОВИЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ БАКТЕРИЙ.

Для этого надо знать:

1.Для изучения разнообразных свойств микроорганизмов в лабораторных условиях их искусственно выращивают, т.е. культивируют.

2.При культивировании микробам должна быть обеспечена возможность расти, размножаться и проявлять свою жизнедеятельность. Для этого необходимо: 1) соответствующая среда; 2) правильно произведенный посев; 3) оптимальные условия: температура, влажность, аэрация (снабжение О2) или создание бескислородных условий.

3.Состав и свойства питательных сред должны соответствовать биологическим свойствам тех микроорганизмов, для выращивания которых они предназначены.

В качестве источника азота используются минеральные и органические соединения; для патогенных бактерий используют такие источники органических соединений, как мясо, рыба, плацента, кровь, дрожжи, кукуруза, ячмень. Так как все эти вещества должны быть в легко усвояемом для микробов виде, белки подвергают частичному расщеплению (протеолизу) и получают пептоны – смесь полипептидов и аминокислот.

В качестве источника углеродаиспользуют углеводы, спирты, органические кислоты.

Требования к питательным средам:

а) среды должны быть питательными, т.е. содержать все необходимые для жизнедеятельности вещества: источники азота, углерода, водорода и кислорода, минеральные соли (натрия, калия и т.д.), факторы роста для ауксотрофных микроорганизмов;

б) среды должны иметь определенное значение рН(отрицательный lg [Н+]); для большинства патогенных микробов оптимальным является рН7,2-7,4; исключение: холерный вибрион (рН 8,0-8,6), туберкулезная палочка (рН 6,2-6,8); сапрофиты растут в условиях с более широким диапазоном рН – от 2 до 8,5;

в) среды должны обладать буферностью– содержать вещества, нейтрализующие продукты обмена микроорганизмов, для того чтобы рН среды при выращивании микроорганизмов не изменялось;

г) среды должны быть изотоничными, т.е. осмотическое давление в среде должно быть таким же, как внутри клетки, для чего в среду добавляют 0,5 % NaCl;

д) среды должны быть стерильными для обеспечения возможности получения чистой культуры;

е) среды должные содержать достаточное количество доступной Н2О, т.к. бактерии питаются по законам осмоса и диффузии; (за этим особенно необходимо следить при культивировании на плотных средах; чтобы избежать высыхания, разливать среды в чашки Петри или скашивать

7

в пробирках следует в день посева; при культивировании микробов, особенно чувствительных к отсутствию влаги (например, гонококка) в термостат ставят открытый сосуд с водой);

ж) среды должны обладать определенным окислительно-восстановительным -по тенциалом, т.е. соотношением веществ, отдающих и принимающих электроны, выражаемым индексом rH2; для аэробов rH2 – не ниже 10; для анаэробов – не выше 5;

з) среды должны быть прозрачными– удобнее следить за ростом культур, легче заметить загрязнение среды посторонними микроорганизмами;

и) среды должны быть по возможности унифицированными по содержанию основных компонентов: содержание аминного азота (т.е. суммарного азота NH2-групп аминокислот и низших полипептидов) –0,8-1,2 г/л; содержание общего азота – 2,5-3,0 г/л; содержание хлоридов в пересчете на NaCl – 0,5 %; пептона – 1%.

4. Условия культивирования:

а) температура: для холодолюбивых (психрофильных) микробов – 6-20° С; для средних (мезофильных) – 34-37° С; для теплолюбивых (термофильных) – более 37° С (до

70-75° С);

б) аэрация для аэробов; доступ О обеспечивается путем пассивной и активной

2

аэрации.

При пассивной аэрации микробы потребляют О , растворенный в среде, а также

2

находящийся над средой и поступающий в пробирку через ватно-марлевую пробку; при этом культивирование осуществляют на поверхности или в тонком слое среды, куда

проникает О воздуха, на плотных или жидких средах в сосудах, закрытых ватно-

2

марлевыми пробками или в чашках Петри.

При активной аэрации производят постоянное перемешивание культуры, что обеспечивает ее соприкосновение с воздухом; применяют при глубинном культивировании, когда микроорганизмы выращивают в больших объемах среды; чтобы обеспечить достаточное снабжение О2 таких культур, их помещают в специальные качалки; если же объем среды больше 10 и 100 л (в реакторах), то через культуру продувают стерильный воздух;

в) создание бескислородных условий для анаэробов; для этого используются физические, химические и биологические методы, которые будут описаны далее.

5. В лабораторных условиях микроорганизмы выращивают в пробирках, чашках Петри, во флаконах с питательными средами. Время выращивания для большинства составляет 18-24 часа, но могут быть и отклонения, так Mycobacterium tuberculosis выращивают около 3-х недель.

Задача 8. ПРИВЕСТИ КЛАССИФИКАЦИЮ И ДАТЬ ХАРАКТЕРИСТИКУ РАЗЛИЧНЫМ ПИТАТЕЛЬНЫМ СРЕДАМ.

Для этого надо знать:

1. По консистенции среды делят на:

а) жидкие: пептонная вода (ПВ), мясопептонный бульон (МПБ), сахарный МПБ; применяют для изучения физиолого-биохимических свойств микроорганизмов, для накопления их биомассы или продуктов обмена;

б) полужидкие: мясопептонный агар (МПА) и др.; применяют обычно для хранения культур;

8

в) плотные или твердые: МПА, мясопептонный желатин, свернутая сыворотка, свернутый яичный белок; применяют для выделения микроорганизмов, изучения морфологии колоний, диагностических целей, количественного учета микроорганизмов и т.д.;

г) сыпучие: разваренное пшено, кварцевый песок, пропитанный питательным раствором; применяют для хранения посевного материала и культур– продуцентов в микробиологической и медицинской промышленности;

д) сухие – гигроскопические порошки с влажностью до10 %, выпускаемые промышленностью; они могут быть различного назначения (простые, специальные, элективные, дифференциально-диагностические); имеют ряд преимуществ: стандартность, простота хранения и транспортировки, простота приготовления; их хранят в герметически закрытой посуде, в темноте; они должны хорошо растворяться в воде при комнатной температуре.

В качестве уплотнителя сред обычно используют агар(0,5-2 %), реже – желатин (10-15 %) или селикагель. Агар – полисахарид, выделенный из морских водорослей. Он способен образовывать в воде гели, плавящиеся при температуре 100° С и уплотняющиеся при 45° С. К полужидким средам агар добавляют в количестве0,5 % (0,3-0,7 %), к плотным – 1,5-2 %. Выпускают в виде бесцветных пластинок или порошка.

2. По составу среды делят на:

а) естественные – натуральные продукты животного или растительного происхождения: молоко, яйца, овощи, животные ткани, желчь, сыворотка крови;

б) искусственные – среды, приготовленные по специальным рецептам из различных настоев или отваров животного или растительного происхождения с добавлением неорганических солей, углеводов, азотистых веществ;

в) синтетические – среды, приготовленные из определенных химических соединений в точно указанных концентрациях, способных обеспечить азотное, углеродное, минеральное питание; состав их всегда точно известен и постоянен, поэтому они широко используются для изучения метаболизма и генетики бактерий.

3. По назначению среды делят на:

а) основные (простые) – используют для культивирования многих видов микроорганизмов: ПВ, МПБ, МПА, питательный агар (ПА), сусло-агар, сусло жидкое, питательный желатин; на простых средах хорошо растут прототрофные бактерии; они служат основой для приготовления ряда сложных питательных сред;

б) специальные (сложные) – используют для выделения и культивирования тех микроорганизмов, которые не могут расти на простых средах: сахарный МПБ, сахарный МПА, сывороточный МПБ, кровяной МПА, асцитический МПБ, сывороточный агар;

в) элективные (избирательные) – используют для выделения определенного вида из мест естественного обитания и для получения накопительных культур; на этих средах преимущественно растет определенный вид, другие не растут или растут плохо: щелочная ПВ (для холерного вибриона), среда Сабуро (для грибов), желточно-солевой агар (для стафилококка), сывороточные среды – среда Ру и среда Леффлера(для дифтерийных коринебактерий), среда Китта-Тароцци (для анаэробов), среды с желчью (для тифопаратифозных бактерий), среды с глицерином (для микобактерий туберкулеза);

Среды обогащения – используются при незначительном количестве возбудителя в патологиче-

9

ском материале; на этих средах выделяемый вид микроба растет быстрее и интенсивнее других, рост которых подавляется ингибиторами: среда Мюллера, среда Лейфсона. Последняя содержит селенит натрия, который подавляет жизнедеятельность кишечной флоры, не препятствуя размножению шигелл и сальмонелл при посеве испражнений больных дизентерией или брюшным тифом.

г) дифференциально-диагностические среды используют для изучения биохимических свойств и дифференцировки (отличия) одного вида микроорганизмов от другого по его ферментативным свойствам: среды Эндо, Левина, Плоскирева, среды Гисса. Состав сред подбирается таким образом, чтобы четко выявить характерные отличия ферментативных свойств одного вида от другого.

Среда Эндо состоит из МПА, 1 % лактозы, фуксина и сульфита натрия, который его обесцвечивает, исходная среда имеет светло-розовый цвет.

Среда Левина состоит из МПА, лактозы, эозина, метиленовой сини и фосфорнокислого натрия, исходная среда имеет красно-фиолетовый цвет.

Среда Плоскирева состоит из МПА, лактозы, бриллиантового зеленого, йода, нейтрального красного, солей желчных кислот, минеральных солей. Эта среда также является элективной, т.к. подавляет рост многих микробов (кишечной палочки и др.) и способствует лучшему росту некоторых болезнетворных бактерий(возбудителей брюшного тифа, паратифов).

Перечисленные среды широко используются для идентификации бактерий семейства Enterobacteriaceae. Они позволяют дифференцировать патогенные микроорганизмы от постоянного обитателя кишечника – кишечной палочки. E. coli способна расщеплять входящую в состав этих сред лактозу, т.к. вырабатывает фермент галактозидазу, в отличие от патогенных представителей семейства. При расщеплении лактозы образуются кислые продукты (например, ацетальдегид), которые изменяют цвет индикатора, присутствующего в среде.

При росте на среде ЭндоE. coli образует красные колонии с металлическим блеском; на среде Левина – темно-синие колонии; на среде Плоскирева – красные колонии. Сальмонеллы и шигеллы (возбудители брюшного тифа и дизентерии) образуют на этих средах бесцветные колонии, т.к. не сбраживают лактозу.

Т.о., на одной и той же дифференциальнодиагностической среде отмечается различный характер роста разных видов бактерий из-за различия в ферментативной активности, что позволяет отличить один вид от другого.

Среды Гисса служат для выявления различий в сахаролитических свойствах микробов с целью их идентификации. Они состоят из ПВ, 1% какого-либо углевода (глюкоза, лактоза, маннит, мальтоза, сахароза), индикатора Андреде (кислый фуксин, обесцвеченный едким натром). Эти среды могут готовиться полужидкими с теми же сахарами, но с индикатором ВР (водный голубой краситель + розоловая кислота). В зависимости от ферментации того или иного углевода определенным видом микроорганизмов изменяется цвет среды с этим углеводом. В результате получается "пестрый ряд", характерный для данного вида бактерий.

В настоящее время дифференциально-диагностические среды выпускаются в виде сухих порошков.

4. Консервирующие среды применяются для первичного посева и транспортировки

10