Химический состав бактерий

ВЫДЕЛЕНИЕ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ БАКТЕРИЙ. КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БАКТЕРИЙ, ИХ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ БАКТЕРИЙ

Действие протеолитических ферментов, т.е. способность микроорганизмов расщеплять белки, изучают на средах с желатином, молоком, сывороткой, пептоном. При посеве уколом в столбик желатиновой среды микробы, разлагающие желатин, разжижают среду. Действие микроорганизмов, разлагающих казеин (молочный белок), проявляется в пептонизации (просветлении) молока, которое приобретает вид молочной сыворотки.

В процессе ферментации пептонов микроорганизмами образуются индол (C8H7N), сероводород (H2S), аммиак (NH3) и другие соединения.

Способность микроорганизмов разлагать сахара и многоатомные спирты с образованием кислоты, а иногда и газа изучают на средах Гисса. В состав этих сред входят пептонная вода, углевод (моносахариды — глюкоза, ксилоза, арабиноза; полисахариды — крахмал, гликоген), многоатомные спирты (глицерин, маннит, сорбит, инозит) и индикатор. Под действием образующейся при разложении углевода кислоты индикатор изменяет окраску среды. Газообразование определяется по наличию пузырьков газа в толщине полужидких сред или, если среда жидкая, в поплавке (стеклянная трубочка, верхний конец которой запаян).

Сахаролитические свойства изучают и на таких средах, как Эндо, Левина, Плоскирева. В состав этих сред входит молочный сахар — лактоза, и при разложении его микроорганизмами до кислоты цвет колонии изменяется соответственно индикатору, находящемуся в среде.

Биохимическая активность микроорганизмов обусловлена их ферментативной деятельностью. Ферменты микроорганизмов являются биологическими катализаторами, определяющими метаболические процессы, протекающие в микробных клетках. Разные виды микроорганизмов нередко отличаются по набору ферментов, которые они способны синтезировать.

Плазмокоагулаза выявляется в пробирочном опыте по определению скорости свертывания испытуемым микробом цитратной кроличьей или человеческой плазмы.

Гемотоксин вызывает лизис эритроцитов. Определяется при посеве испытуемых микробов на кровяной агар. Вокруг колонии наблюдается зона просветления среды.

Лецитиназа разрушает лецитовителлин яичного желтка. Обнаруживается при посеве испытуемых микробов на желточно-солевой агар (ЖСА) по образованию вокруг колоний зоны помутнения с радужным венчиком.

Гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав соединительной ткани. В пробирку с испытуемой культурой внести гиалуроновую кислоту и после 30-минутной экспозиции при 37 °С добавить 2 капли крепкой уксусной кислоты. При наличии фермента гиалуроновая кислота утрачивает способность образовывать сгусток.

Фибринолизин растворяет фибрин плазмы крови, добавленной к питательной среде.

Облигатными анаэробами называют микроорганизмы, обладающие ферментативным метаболизмом и не растущие на поверхности аэрируемой питательной среды.

В зависимости от отношения к свободному кислороду облигатные анаэробы делят на умеренные и строгие. Большинство значимых для медицинской микробиологии анаэробов (клостридии, бактероиды, фузобактерии, пептококки идр.) относятся к категории умеренных. Они толерантны к кислороду в течение нескольких десятков минут и не растут при его концентрации вереде более 3%. Строгие анаэробы (метанобактерии и др.) чрезвычайно чувствительны к токсическому действию кислорода и не растут при его содержании в среде более 0,5%.

Биологические особенности облигатных анаэробов обусловливают необходимость применения специальных методов культивирования, отличающихся от используемых при работе с аэробными и факультативно-анаэробными микроорганизмами.

Важным условием, которое необходимо соблюдать на всех этапах выделения и идентификации анаэробов, является защита этих микроорганизмов от токсического действия молекулярного кислорода. Время между взятием материала и его посевом на питательные среды должно быть максимально коротким. Для защиты содержащихся в патологическом материале облигатных анаэробов от воздействия атмосферного кислорода используют специальные транспортные среды.

Анаэробные бактерии можно культивировать только на специальных бескислородных питательных средах с низким окислительновосстановительным потенциалом (—10—150 мВ). Для контроля за степенью насыщения этих сред кислородом используют специальные редокс-индикаторы (метиленовый синий, резазурин), восстановленные формы которых бесцветны. При возрастании окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) метиленовый синий окрашивает среды в синий, а резазурин — в розовый цвет, что указывает на непригодность таких питательных сред для культивирования облигатных анаэробов.

Для сохранения низкого ОВП питательные среды должны быть агаризованы. Добавление даже 0,05% агара повышает их вязкость и уменьшает аэрацию. Для получения роста облигатно-анаэробных бактерий плотные питательные среды должны быть свежеприготовленными (не позднее двух часов после приготовления) или прередуци- рованными (выдержаны в анаэростате не менее суток). Для успешного выращивания анаэробов требуется внесение большого количества посевного материала. Это связано с тем, что большие концентрации облигатных анаэробов способны быстрее уменьшать ОВП среды и тем самым создавать благоприятные условия для своего роста.

Анаэробный тип дыхания во много раз менее продуктивный, чем аэробный, поэтому питательные среды для анаэробов должны быть более насыщены питательными субстратами и витаминами. В качестве питательной основы они содержат различные экстракты и белковые гидролизаты (сердечно-мозговой и печеночный настои, дрожжевой и соевый экстракты, пептон, триптон, гидролитический перевар казеина и др.), факторы роста (гемин, менадион, твин-80, сукцинат натрия идр.), цельную или лизированную кровь. Для выделения различных анаэробов из смеси культур к питательным основам добавляют желчь, азид натрия, антибиотики, налидиксовую кислоту, малахитовый зеленый и другие ингредиенты. В практических лабораториях для выделения анаэробов из патологического материала чаше всего используют среду для контроля стерильности (СКС), среду Китта-Тароцци, анаэробный кровяной агар (на основе эритрит-агара или агара Д), среду Вильсона-Блера и некоторые другие с соответствующими добавками.

Читайте также:  Повышенный ХГЧ при беременности на что указывают отклонения от нормы

Необходимым условием культивирования анаэробных бактерий является создание анаэробных условий, что достигается с помощью физических, химических, биологических и смешанных методов.

1. Для удаления растворенного в питательных средах кислорода производят их регенерацию путем кипячения в течение 15—20 мин на водяной бане с последующим быстрым охлаждением до 45—50 °С.

После посева для предотвращения проникновения кислорода в жидкую питательную среду ее поверхность заливают стерильным вазелиновым маслом или парафином.

  • 2. Посев содержащего анаэробы патологического материала в высокий столбик плотной или полужидкой питательной среды, которая разливается в пробирки в объеме 10—12 мл. Кислород воздуха диффундирует обычно на расстояние 1,5—2,0 см от поверхности, а в глубине создаются благоприятные условия для роста облигатных анаэробов.
  • 3. Эвакуационно-заместительный метод заключается в удалении воздуха из герметически закрытых сосудов (анаэростатов, анаэробных боксов) с помощью вакуумного насоса с последующей заменой его инертным газом (азот, аргон, гелий) или бескислородной газовой смесью, состоящей из 80% азота, 10% двуокиси углерода и 10% водорода. В ряде случаев используют природный (магистральный) газ. Для поглощения остатков кислорода из газовой смеси используют палладиевый катализатор. Для поглощения водяных паров на дно анаэростата помещают хлористый кальций, силикагель или хлористый натрий.
  • 1. Применение щелочных растворов пирогаллола для поглощения кислорода в замкнутой воздушной среде. Для поглощения кислорода применяют смесь раствора пирогаллола и насыщенного раствора карбоната натрия (№2 СОз).
  • 2. Для поглощения кислорода из замкнутого пространства можно применять гидросульфит натрия.
  • 3. Для связывания остатков кислорода в предназначенных для роста анаэробов питательных средах используют вещества-редуценты, к которым относятся тиогликолевая кислота или тиогликолат натрия, аскорбиновая кислота, различные сахара, цистин и цистеин, муравьинокислый натрий и др.
  • 4. Применение газогенерирующих систем для создания анаэробных условий в замкнутой воздушной среде (микроанаэростатах, эксикаторах, прозрачных газонепроницаемых пластиковых пакетах).

Для образования водорода и двуокиси углерода, необходимых для роста облигатных анаэробов, используют специальные таблетки, которые активируются добавлением воды. Водород, генерируемый таблетками боргидрида натрия, связывает кислород воздуха в присутствии палладиевого катализатора с образованием воды. Углекислый газ вырабатывается при взаимодействии лимонной кислоты с бикарбонатом натрия.

Практическое занятие на тему «Физиология бактерий».

КУЛЬТУРАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ШТАММОВ BACILLUS SUBTILIS

Полный текст:

  • Аннотация
  • Об авторах
  • Список литературы
  • Cited By

Аннотация

В ветеринарной практике в течение последних 20 лет наблюдают снижение лечебного действия некоторых препаратов на основе живых лакто- и бифидобактерий, что стимулирует ученых к поиску новых микроорганизмов, обладающих пробиотическими свойствами. Много исследований в этом плане посвящено Bacillus subtilis, которая широко распространена в природе и непатогенна для животных и людей. Представлены результаты изучения биологических свойств и антагонистической активности Bacillus subtilis, которое было проведено с целью отработки методических подходов к выявлению штаммов с максимальной антагонистической активностью относительно некоторых видов условно-патогенных микроорганизмов и их дальнейшего использования в качестве пробиотических препаратов. По культурально-морфологическим и биохимическим характеристикам изученные штаммы бактерий соответствовали видовым признакам Bacillus subtilis и для белых мышей были непатогенны. Эксперименты показали, что получение споровой биомассы возможно как в жидкой, так и на плотной питательных средах. В методическом плане наработка споровой биомассы в жидкой питательной среде более предпочтительна. Проведенные исследования выявили неоднородность спор при выходе их из состояния анабиоза, которая зависела от сроков хранения исходных спор посевного материала. Быстрее из состояния анабиоза выходили споровые культуры, хранившиеся до одного года. Установлено, что процесс спорообразования эффективнее проходит в условиях аэрации культуры кислородом, также выявлено стимулирующее влияние культуральной жидкости из лаг-фазы на процесс прорастания спор Bacillus subtilis. В результате проведенных экспериментов установлена антагонистическая активность штаммов Bacillus subtilis по отношению к кишечной палочке, сальмонеллам и стафилококку. Зона торможения роста этих культур составляла от 15 до 20 мм. Изученные штаммы Bacillus subtilis могут быть предложены для использования в качестве пробиотиков.

Ключевые слова

Об авторах

Ученый секретарь, доктор ветеринарных наук, профессор

Главный эксперт, доктор биологических наук, профессор

Заведующий кафедрой, доктор биологических наук

Список литературы

1. Новое поколение пробиотических препаратов кормового назначения / Н. А. Ушакова, Р. В. Некрасов, В. Г. Правдин [и др.] // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 1. – С. 184–192. – URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29324.

2. Похиленко В. Д., Перелыгин В. В. Пробиотики на основе спорообразующих бактерий и их безопасность // Химическая и биологическая безопасность. – 2007. – № 2–3 (32–33). – С. 20–41.

Читайте также:  К актуальным проблемам урологии самарской больницы N2 им

3. Пробиотики на основе бактерий рода Bacillus в птицеводстве / Н. В. Феоктистова, А. М. Марданова, Г. Ф. Хадиева, М. Р. Шарипова // Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. – 2017. – Т. 159, № 1. – С. 85–107.

4. Пронин С. В. Роль молекулярного кислорода и энергетического метаболизма в начале прорастания спор Bacillus cereus // Микробиология. – 1987. – Т. 56, № 4. – С. 558–563.

5. Способ изготовления вакцины против сибирской язвы животных: пат. 2095409 Российская Федерация МПК C12N1/20; C12N3/00; A61K39/07; C12N1/20; C12R1:07 / В. А. Гаврилов, Ю. В. Числов, Л. Ф. Николайчук; ГНУ ВНИИВВиМ Россельхозакадемии. – № 95111037/13; заявл. 27.06.95; опубл. 10.11.97.

6. Hosoi T., Kiuchi K. Natto – a food made by fermenting cooked soybeans with Bacillus subtilis (natto) // Handbook of Fermented Functional Foods / ed. E. R. Farnworth. – Boca Raton: CRC Press, 2003. – P. 227–250.

7. Patel R., DuPont H. L. New approaches for bacteriotherapy: Prebiotics, new generation probiotics, and synbiotics // Clin. Infect. Dis. – 2015. – Vol. 60, Suppl. 2. – P. S108–S121; DOI: 10.1093/cid/civ177.

8. Supplemental effects of probiotic Bacillus subtilis fmbJ on growth performance, antioxidant capacity, and meat quality of broiler chickens / K. Bai, Q. Huang, J. Zhang [et al.] // Poult. Sci. – 2017. – Vol. 96 (1). – Р. 74–82; DOI: 10.3382/ps/pew246.

Для цитирования:

Русалеев В.С., Прунтова О.В., Васильев Д.А. КУЛЬТУРАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ШТАММОВ BACILLUS SUBTILIS. Ветеринария сегодня. 2019;(1):58-62. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2019-1-28-58-62

For citation:

Rusaleyev V.S., Pruntova О.V., Vasilyev D.A. CULTURAL MORPHOLOGICAL AND BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF BACILLUS SUBTILIS STRAINS. Veterinary Science Today. 2019;(1):58-62. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2019-1-28-58-62


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Культуральные свойства бактерий: определение, описание, особенности и функции

Микробиология – обширная современная наука, изучающая биохимические и физические свойства, морфологию и систематику бактерий. Мир прокариот богат огромным количеством различных видов. Чтобы исследовать все параметры этих микроорганизмов, ведется работа с их культурами на специальных питательных средах в стерильных условиях. Культуральные свойства бактерий – это один из важнейших способов определения и изучения прокариот.

Что такое колония бактерий?

Не секрет, что прокариоты – это одноклеточные организмы. Они легко и быстро размножаются, удваивая свое количество, по некоторым данным, каждые 20-30 минут. Несложно догадаться, что перед нами геометрическая прогрессия роста культуры.

Колония – это потомство одной клетки, видимое скопление огромного количества микроорганизмов на питательной среде. По размеру колонии, ее цвету и другим морфологическим признакам в лаборатории определяют культуральные свойства бактерий.

Для изучения параметров отдельного скопления клеток прокариот используется специальная питательная среда. На ней микроорганизмы способны быстро размножаться, т. к. в состав входят важные для метаболизма бактерий вещества. В итоге через 4-5 суток (промежуток времени может варьировать) на чашке Петри появляются приметные видимые точки, с которыми и проводится работа.

Проба бактерий, полученная из какой-либо среды, предварительно разбавляется для уменьшения количества бактерий на единицу объема. Проводится эта процедура для комфортной работы в дальнейшем, т. к. при чрезмерном посеве микроорганизмов питательная среда может покрыться сплошным слоем колоний (так называемый «газон»). Тогда отдельные точки едва различимы, а многие процедуры становятся невозможными для проведения.

Понятие культуральные свойства бактерий

Каким образом проводится анализ колоний микроорганизмов? Какие параметры следует учесть при исследовании?

Характеристика колонии бактерий на питательной среде составляется по нескольким критериям. К ним относятся морфологические, биохимические, физиологические свойства микроорганизмов, и все эти параметры определяются в лаборатории поэтапно. Например, визуальные отличия колоний данной бактерии можно зарегистрировать сразу после их выращивания. Остальные признаки изучаются уже при помощи специального оборудования (микроскоп) или определенных методик работы с веществами-анализаторами метаболитов, пигментов, ферментов и других продуктов жизнедеятельности прокариот.

Некоторые культуральные свойства бактерий приведены ниже.

1. Размеры колонии. Она может быть очень мелкой, мелкой, средней и большой. Диаметр измеряется в миллиметрах и может находиться в диапазоне от 0,1 до 5 и более. Колонии, не превышающие 1 мм в диаметре, называются точечными.

2. Цвет, а также способность к выделению красящего пигмента в окружающую среду.

3.Поверхность. Здесь определяют, является ли она гладкой, шероховатой, бугристой или же вовсе складчатой.

4. Профиль колонии: кратерообразная, выпуклая, конусовидный или просто плоский.

5. Структура колонии. Она может быть однородной, струйчатой, крупнозернистой или мелкозернистой.

6. Оптические свойства: прозрачная, полупрозрачная, непрозрачная, флуоресцирующая, матовая или блестящая;

7. Консистенция. Колония может быть вязкой или жидкой, тестообразной или пленчатой, маслянистой или хрупкой.

8.Край колонии: ровный, лопастной, ризоидный, волнистый, зубчатый и т. д.

Если работа ведется с мелкими группами клеток, используется микроскоп. При небольшом увеличении можно разглядеть и край колонии, и ее профиль, и поверхность. Некоторые признаки исследуются с помощью химических веществ. Консистенцию можно узнать, дотронувшись стерилизованной петлей или пипеткой до колонии. Таким образом определяются культуральные и биохимические свойства бактерий.

Читайте также:  Как определить – болят почки или спина, может ли из-за почек болеть пояснице, как по характеру боли

Питательная среда

Для того чтобы бактерии активно размножались в лабораторных условиях, используются питательные среды. Они могут быть растительного или животного происхождения, а по консистенции – твердые или жидкие. Важными параметрами при изготовлении таких смесей является постоянная кислотность, осмотическое давление и, конечно же, наличие ферментов, витаминов, микро- и макроэлементов. Не стоит забывать и об источниках углерода, азота и водорода.

Питательная среда обязательно должна быть прозрачной или полупрозрачной, чтобы была возможность без ошибок определить культуральные свойства бактерий. Агар чаще всего используется как исходный материал для изготовления таких сред. Он может быть в жидком (расплавленном) состоянии, но преимущественно уже сразу заливается в чашке Петри и застывает.

Жидкие питательные среды тоже используются в лабораторных условиях, но, в связи с агрегатным состоянием физиология микроорганизмов, культуральные свойства бактерий изучаются немного по-другому. Здесь важны такие параметры, как степень мутности воды, поверхностный, пристеночный или же придонный рост. Зернистый осадок, однородный или же в виде хлопьев, и другие признаки, которые возможно наблюдать только в жидкостной среде.

Инструменты для работы

Манипуляции с бактериальными клетками требуют использования стерилизованных лабораторных инструментов. Посев и изучение культуральных свойств микроорганизмов требует наличия бактериальной петли или пастеровской пипетки. Оба инструмента должны быть стерилизованы в пламени спиртовки, а наконечник пипетки предварительно отколот.

Эти нехитрые приспособления помогут при работе с посевами в лаборатории как на твердой питательной среде, так и в жидкой.

3 этапа выделения изолированных колоний

Исходный материал, как правило, содержит смесь разнообразных бактерий. Выделение изолированных колоний необходимой группы клеток – это скрупулезный и требующий внимания процесс. Он условно делится на три этапа:

1. Выделение накопительной культуры бактерий, среди которых присутствует необходимая нам для исследования.

2. Выделение изолированных чистых колоний с помощью специальных селективных методов.

3. Выращивание и размножение клеток бактерий, проведение работы с ними.

Конечно, для «добычи» нужных бактерий следует искать места их наибольшей концентрации во внешней среде, а в случае патогенных или условно-патогенных прокариот можно вовсе использовать биологический метод исследования. Суть последнего заключается в том, что подбирается организм, который чувствителен к данной бактерии. Та размножается в подопытном животном, и в результате в пробе крови можно найти множество необходимых для работы клеток прокариот.

Выделение изолированных колоний

Культуральные свойства бактерий можно исследовать только у изолированных и чистых колоний. Чтобы получить таковые из нескольких десятков посторонних видов бактерий на чашке Петри, используют метод Коха. Его суть заключается в том, что на 3 разные и свободные от микроорганизмов чашки с питательной средой помещают нужных бактерий. Причем это делают одной и той же петлей или пипеткой по остаточному принципу, т. е. не соскребают дополнительно клетки бактерий после проведения по питательной среде первой и второй чашки. Так, уже на третьей количество бактерий уменьшится и можно будет спокойно найти нужную колонию для исследования.

Культуральные свойства – основы микробиологии

Изучение клеток бактерий всегда начинается с анализа их колонии. По определенному списку параметров описывается группа микроорганизмов на чашке Петри, а затем уже делается фиксированный мазок и готовится таким образом препарат. Его рассматривают с помощью микроскопа и уже описывают отдельные клетки колонии. Оба действия нужны для идентификации бактерий: патогенные они или нет, к какой систематической группе относятся и т. д.

Где можно обнаружить бактерий?

Практически везде. Они обитают и в воздухе, и в земной коре, и в воде, и в таких экстремальных условиях, как гейзеры, вулканы или, наоборот, арктические ледники. Миллиарды бактерий находятся и в нашем человеческом организме, и среди них присутствуют как полезные, так и патогенные виды.

Мазок с любой поверхности, если она не была предварительно стерилизована, на чашке Петри даст несколько различных видов колоний. Прорастет клетка бактерий или нет, зависит от состава питательного субстрата, что часто используется при выращивании необходимых микроорганизмов. Так, заранее готовится избирательная среда, на которой могут проживать только определенные виды бактерий.

Для систематизации или идентификации активно используются культуральные свойства бактерий. Микробиология часто встречается с такими проблемами, как высев и рост колоний, их выборка, стерилизация оборудования и скрупулезная работа над пламенем спиртовки.

Заключение

Во многих биологических лабораториях проводится исследование бактериальных клеток различного происхождения. Это и диагностические центры, и научные объединения. Культуральные свойства бактерий – это один из способов определения микроорганизмов, что помогает при работе с «коктейлями» из различных видов прокариот. Также знание о том, к какой систематической группе относится та или иная клетка, позволяет лишний раз проверить правильность хода исследования используемого материала.

Ссылка на основную публикацию
Хеликобактер пилори анализ крови, норма, расшифровка
Анализ и норма хеликобактер пилори в крови в цифрах, антитела и лечение Диагностика хеликобактерной инфекции – сложный процесс, поскольку ни...
Фторотан структурная формула 1
Фторотан Значение термина Фторотан в Энциклопедии Научной Библиотеки Фторотан - свойства Прозрачная бесцветная тяжелая легколетучая, но невоспламеняющаяся жидкость с не...
Фторхинолоны Клиническое применение
Группа фторхинолов Препараты класса хинолонов, используемые в клинической практике с начала 60-х годов, по механизму действия принципиально отличаются от других...
Хеликобактер пилори лечиться или нет ��‍��
Антибиотики при гастрите: перечень препаратов, инструкция по применению Гастрит – частое заболевание желудочно-кишечного тракта, которое может проявляться болью, дискомфортом, изжогой,...
Adblock detector