Як проводиться вивчення культуральних властивостей бактерій

Зміст

  • Бактерії та їх властивості: опис видів і штамів
  • Культуральні характеристики
  • Види середовищ для вирощування бактерій

Вирощування бактерій в штучних умовах поклало початок цілому напрямку їх вивчення – дослідженню бактеріальних культур і їх властивостей. Виявилося, що існують виражені видові відмінності у формі колоній і типі росту бактерій при їх вирощуванні на щільною і рідкої живильному середовищі. Мікробіологія, що почалася в момент, коли цікаві для дослідника бактерії стало можливо виростити in vitro (тобто в склі), досі щільно вивчає культуральні властивості бактерій – їх особливості при вирощуванні в лабораторних умовах.

Бактерії та їх властивості: опис видів і штамів
Описуючи різновиди бактерій, учені вказують їх морфологічні, біохімічні, культуральні та серологічні властивості.
Морфологія бактеріальних клітин вивчається при дослідженні мазків або висячих крапель під мікроскопом. Вона зазвичай не дозволяє однозначно ідентифікувати вид бактерій, тільки їх морфологічні ознаки – розмір, забарвлення за Грамом, наявність капсули, суперечка, ворсинок і джгутиків, геометричну форму. Залежно від того, які властивості описує морфологія, вона може бути мікро- або макро-морфологією. Перша займається описом клітин, друга – описом зовнішнього вигляду колоній.

Культуральні властивості. До культуральними властивостями відносяться зовнішній вигляд і форма колоній (це називається морфологією колоній), спосіб росту на щільною і рідкої живильному середовищі, вимоги до її складу, що характеризують потребу бактеріальних колоній в субстратах і вітамінах, аеробних або анаеробних умовах.

Біохімічні властивості бактерій. Це ферментативні особливості (здатність перетворювати одні речовини в інші за допомогою характерних для даного представника ферментів), а також їх склад з точки зору присутності унікальних для конкретного виду або групи речовин.

Серологічні властивості. Вивчення їх дозволяє поставити остаточну крапку у визначенні видової і штаммовие приналежності колонії. Застосовувані для серологічної ідентифікації методи дозволяють виявити характерні поверхневі антигени і по них класифікувати бактеріальну культуру.

Виявлення патогенних мікробів в лабораторних умовах
Культуральні характеристики
Культуральну характеристику росту бактеріальних колоній на живильному середовищі дають після їх візуального огляду. Вони можуть мати масу морфологічних і культуральних відмінностей, крім того, здатні змінюватися з плином часу. Молоді й старі колонії бактерій завжди описують по культуральними властивостями окремо:
Форма. Бактеріальні колонії з цієї культуральної характеристиці можуть бути плоскими, округлими, різоіднимі (нагадувати переплетення коренів) або гірознимі, що нагадують за формою головний мозок, мати рівні, добре окреслені або рвані краї.
Розмір. Важлива характеристика морфології колоній. Розрізняють дрібні колонії діаметром 1-3 мм, середні розміром від 2 до 4 мм і великі, розмір яких складає 4 мм і більше.
Пропущення світла. Бувають просвічують, або прозорі, і непрозорі бактеріальні колонії.

Поверхню. Може бути шорсткою або гладкою, зморшкуватою, блискучою, вологою, тьмяною, слизової або сухою.
Структура. При вивченні під мікроскопом можна побачити колонії різної морфології – однорідні, ниткоподібні або зернисті. Методи визначення – мікроскопія або дослідження за допомогою лупи.

Колір. Ця культуральная характеристика виявляється при наявності в бактеріальних клітинах пігментів. Колір колоній іноді є видовою ознакою і входить в назву. Наприклад, золотистий стафілокок, ціанобактерії, пурпурові бактерії, синьогнійна паличка та інші отримали свої назви через характерною забарвлення їх колоній, вирощених на живильному середовищі. Іноді пігменти бактерій виділяються в субстрат і забарвлюють її.
Консистенція. Визначається при безпосередньому контакті з колонією спеціального інструменту. Розрізняють слизові, м’які, щільні і вростають в агар.

Профіль колонії може бути опуклим або плоским, кратероподібне або конусовидним.
Ступінь занурення в середу. Більшість колоній живуть на поверхні субстрату. Однак існують також глибинні, у вигляді чечевичек, занурених у товщу середовища, і донні бактерії, що утворюють плівки на дні судин з живильним середовищем.
Люмінесценція. Відомі також кілька видів аеробних бактерій, здатні до фосфоресценції (люмінесценції). Їх колонії здатні до доби світитися жовтуватим або зеленуватим кольором. Фотобактеріі – жителі різних водойм, зустрічаються на лусці і м’ясі риби. Їх морфологія може бути різною – серед світних видів зустрічаються коки, вібріони, палички.

У рідкому субстраті морфологія бактеріальних колоній характеризується утворенням рівномірної каламуті, плівки або осаду. У напіврідких при посіві уколами рухливі бактерії викликають помутніння в товщі середовища навколо місця посіву, а нерухомі – тільки в самому місці уколу. Деякі бактерії в аеробних і анаеробних умовах виділяють різні гази (індол, скатол, меркаптан, сірководень, масляна кислота, діетиловий ефір тощо).

Зростання бактерій на поживних середовищах
Види середовищ для вирощування бактерій
Методи вирощування бактерій з метою виявлення їх культуральних властивостей часто вимагають застосування субстратів різної щільності. Розрізняють рідкі, напіврідкі і щільні живильні середовища:
Рідкі. Готуються на основі розчинів або гідролізатів.
Напіврідкі. Вимагають обов’язкового додавання речовин-ущільнювачів у відносно невеликій концентрації. Так, агар-агар (малайське желе) в них додають в концентрації від 0,3 до 0,7%.
Щільні. Містять велику кількість речовин-ущільнювачів. Найчастіше це агар-агар в концентрації від 1,5 до 3%, рідше – желатин в концентрації від 10 до 20%. Останній ущільнювач застосовується відносно рідко, так як плавиться при температурі набагато меншою ніж нормальна температура культивування.

Залежно від складу їх ділять на середовища з певним складом або синтетичні, приготовані в промислових або лабораторних умовах з відомих компонентів і ті, склад яких не може бути визначений точно – це рослинні і тваринні природні субстрати (наприклад, картопля, морква, молоко або екстракти , отримані з них).

Поживні середовища
З погляду цілей використання розрізняють загальні (загальновживані), селективні, збагачені, спеціальні та диференційно-діагностичні середовища:
Загальні. Застосовуються для культивування невибагливих культур. Це наприклад, м’ясна вода, перевар Хоттінгера або м’ясо-пептони бульйон, гідролізати кормових дріжджів або кільки і щільні середовища, отримані при додаванні до даних бульонам агару.
Збагачені. Містять добавки – кров, її сироватку, спеціально підібрані вуглеводи.

Спеціальні. Підібрані за складом для конкретного виду бактерій. Наприклад, для збудника туляремії використовується середу Мак-Коя з додаванням спеціально підготовлених яєць, а для лептоспір – середа терських на основі фосфатів.
Селективні (ще їх називають елективних) – призначені для відбору зі змішаної популяції бактерій одного виду. Такі субстрати можуть містити компоненти, що підсилюють зростання шуканого мікроорганізму або пригнічують зростання решти мікрофлори. Наприклад, молочно-сольовий агар, призначений для відбору стафілококів або середовища Шустова, Раппопорт і Мюллера для вирощування сальмонел.
Диференційно-діагностичні дозволяють визначати наявність різних ферментів у бактерій. Можуть бути різної консистенції. Найбільш відомі середовища Гисса, Левіна, Ендо, що містять різні субстрати для бактеріальних ферментів – лактозу, галактозу, тіосульфат натрію і кольорові індикатори.

Методи культивування аеробних і анаеробних бактерій з метою вивчення їх культуральних властивостей істотно різняться між собою. Для аеробних бактерій застосовуються термостати, шюттель-апарати, колби, бутлі і реактори. Для анаеробних використовуються високі концентрації речовин, що підвищують відновний потенціал середовища, і спеціальні рідкі або газові середовища. В якості спеціального обладнання використовуються анаеростатах.

Кип’ятіння субстратів дозволяє видалити з них кисень. Часто застосовується метод вирощування анаеробів в товщі поживних середовищ, що необхідно для виявлення культуральних властивостей бактерій.

Посилання на основну публікацію