Рост и развитие микроорганизмов.

Рост микробной клетки – это увеличение размера и массы одной особи между двумя делениями, в это время происходит обновление клеточного вещества за счет метаболических процессов, изменения химического состава, уменьшение содержания воды – и постепенное старение. Конечная цель развития – размножение. Под ростом обычно понимается не только рост отдельной клетки, но и увеличение числа клеток в результате размножения – то есть рост культуры.

Культура – совокупность особей, занимающих определенное пространство. Культура чистая – если один вид; более – смешанная или гетерогенная. Все природные явления происходят в гетерогенной культуре.

Количественно рост оценивают по числу клеток в культуре – то есть титр (количество в 1 мл); либо измерением массы (гравиметрический).

Рост характеризуется несколькими параметрами; важнейшие: удельная скорость роста, физиологическая активность, экономический коэффициент.

Обозначим биомассу – x. Скорость роста пропорциональна ее количеству:

(1).

Коэффициент пропорциональности (µ – удельная скорость роста) - основной параметр, характеризующий рост. Он показывает скорость роста единицы биомассы и имеет размерность .

Биомасса, продуцируемая на единицу потреблённого субстрата, называется коэффициентом прироста биомассы.

(2).

или более строго

так как У – предел, к которому стремится при .

Поскольку биомасса X возрастает, а концентрация субстрата уменьшается, вводится знак (─). Значение Y_S изменяется и зависит: от вида субстрата, вида микроорганизмов и условий окружающей среды.

Питательные вещества, потребляемые клеткой, расходуются не только для целей конструктивного обмена, но и для получения энергии, поэтому в целом скорость потребления субстрата выражается:

где q – метаболический коэффициент, или удельная скорость метаболизма.

Величины и q – связаны между собой:

(3).

Это выражение используется для определения потребности в субстрате при разных скоростях роста.

Оценка физиологических признаков микроорганизмов.

При описании роста колоний по росту в чашке Петри указывают:

Размеры - изменяются с возрастом и зависят от состава.

Край колонии: гладкий, волнистый, зубчатый, лопастной, неправильный, реснитчатый, нитчатый, ворсинчатый, ветвистый.

Профиль – изогнутый кратеровидный бугристый врастающий в агар, плоский выпуклый каплевидный, конусовидный.

Форма – круглая, круглая с краем, круглая с валиком по краю, ризоидная, круглая с ризоидным краем, амебовидная, нитевидная, складчатая, неправильная, концентрическая, сложная.

Окраска, наличие мицелия, пигментация агара.

Структура и консистенция колоний – плотная, кожистая, слизистая, рыхлая.

Поверхность – блестящая, мучнистая, бархатистая, пушистая.

Запах – землистый, эфирный. При росте на скошенном агаре отмечают

Рост – скудный, умеренный, обильный сплошной с ровным, волнистым, четковидным (цепочки) краем, диффузный, перистый, древовидный, ризоидный. Характеристика роста культуры в жидких питательных средах

Рост в жидких питательных средах более однообразен и сопровождается помутнением среды, образованием пленки или осадка.

Характеризуют степень помутнения: слабая, умеренная, сильная.

Особенности пленки: тонкая, плотная, рыхлая, гладкая, складчатая.

Осадок: скудный, обильный, плотный, рыхлый, слизистый, хлопьевидный.

Запах, пигментация, выделение газа (пена, пузырьки или подъем «поплавков»)

Для описания роста в жидкой среде используют 4-7 суточные культуры.

Рост на жидких средах используется для характеристики физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов и исследования их особенности вызывать превращения веществ, входящих в состав сред. Чаще всего проверяют использование соединений углерода и азота, отношение к кислороду, способность накапливать определенные вещества (метаболиты), проявлять ферментативную активность в отношении разных субстратов.

1. Рост на средах, содержащих углеводы и спирты, исследуют, используя фоновую среду.

1) пептон – 5г/л, К₂НРО₄ – 1,0г/л.

2) пептон – 3г/л, NaCl – 2,5г/л

3) (NH4)₂SO₄ – 2,6 KH₂PO₄ – 2,4 K₂HPO₄*3H₂O – 5,6 MgSO₄*7H₂O – 1 м/э 0,1мл

Так как рост на углеводах и спиртах практически всегда сопровождается выделением кислоты, изменяется рН, к средам добавляют 2мл 1,6% бромтимоловый синий, он окрашивает среду в желтый – рН 6; синий – рН 7,6.

Соли органических кислот: яблочной, винной, уксусной, муравьиной, бензойной. Спирты: этиловый, глицерин, маннит.

Пентозы: арабиноза, ксилоза; гексозы: глюкоза, галактоза; дисахара: сахароза, лактоза; полисахара: крахмал, декстрины.

Углеводы и спирты добавляют из расчета 1г/100мл, стерилизуют отдельно, т.к. с фосфатами образуют токсичные соединения.

2. Жидкие нелетучие углеводороды также могут быть усвоены микроорганизмами.

Среда: KNO₃ – 4; KH₂PO₄ – 0,6; Na₂HPO₄*12H₂O – 1,4; MgSO₄*7H₂O – 0,8; агар – 2,0; рН 7,2.

3. Для выяснения отношения к азоту. Фоновая среда: (NH4)₂HPO₄ – 3,0; KH₂PO₄ – 2,0; NaCl – 0,5; MgSO₄ – 0,3; CaCl₂*6H₂O – 0,1; FeCl₃*6H₂O – 0,01; м/э, вместо фосфата аммония – К₂НРО₄+1% глюкозы. Азот добавляют в виде альбумина, пептона, мочевины, аммиачных солей, аминокислот, нитратов, нитритов – 0,1-0,2%. Для выявления способности усваивать атмосферный азот из питательной среды удаляют весь связанный азот.

4. Для отношения к кислотам и щелочам – добавляют буферные смеси, способные поддерживать рН 3,6 – 4 цитратно-фосфатный буфер

рН 4,5 – 9,2 фосфатный буфер

выше 9 – NaCO₃ и HCl; NaOH и КНРО₄;.

После 8 – 10 суток инкубации при 280 устанавливают предельные значения рН, при которых рост возможен.

5. Отношение к кислороду – по уколу

6. К высоким концентрациям солей. Культуру выращивают на основной среде + разные концентрации NaCl Na₂SO₄. Устанавливают min, опт., max концентрации, где еще возможен рост культуры.

7. К температуре. В жидкой культуре – в термостате варианты от 8 – 10 до 40 – 60оС

8. К антибиотикам. Метод диффузии на основе бумажных дисков. 1 каплю чистой культуры распределить по поверхности и разложить стерильным пинцетом диски, пропитанные антибиотиком. Чашку вверх дном в термостат при 39^OС на 16 – 18 ч. Диаметр зоны задержки: до 10мм – малая, 10мм и более – средняя и большая чувствительность.

9. К лизоциму. Особенно много в слюне собак и слезах человека. 1мкг/мл – гидролизует хитин, клеточные стенки бактерий, в частности на муреин, поэтому действует на гр. + Bacillus mogaterium, Sarcina flava.