3)Химический – материал обрабатывается кислотой, некислотоустойчивые бактерии гибнут, а кислотоустойчивые (возбудители туберкулёза) остаются в чистой культуре.
- антибиотики: основан на избирательной чувствительности определённых видов бактерий к отдельным антибиотикам. При посеве смеси бактерий на среду с добавлением антибиотика, вырастают нечувствительные к нему бактерии: выделение микоплазм на средах с пенициллином, выделение анаэробов на средах с аминогликозидами.
- красители: красители добавляют к питательным средам для подавления роста сопутствующей флоры.
4) Метод заражения чувствительных лабораторных животных (биологический) основан на избирательной чувствительности животных к микроорганизмам различных видов. Это выражается в быстрой скорости размножения определенного вида микроорганизмов при попадании в кровь и внутренние органы животного, откуда их затем выделяют. При этом другие виды микробов погибают под действием защитных факторов организма животного. Так выделяют, например, чистую культуру пневмококков из организма белой мыши, чистую культуру палочки туляремии из организма морской свинки.
При получении чистой культуры аэробных и анаэробных бактерий есть различия.
Аэробов выращивают в обычных условиях кислородной среды при температуре 37°С в термостате. Полученный материал микроскопируют и высевают на плотную среду, при этом механически разобщают микроорганизмы (разведением). Посевы помещают в термостат на 24-48ч при температуре 37°С. Затем на чашках Петри с посевами изучают специфические признаки колоний (размеры, форму, прозрачность колоний, поверхность, характер краев, структуру…). Из колонии готовят мазок, окрашивают по Граму (грамотрицательные – красные, грамположительные – фиолетовые) и микроскопируют. Остаток колонии пересевают на скошенный агар для получения ЧК в достаточном количестве – культивируют в термостате 24-48 ч при температуре 37 °С. Изучают морфологические, тинкториальные, БХ, серологические свойства.
Анаэробов выращивают при пониженном содержании О2, облигатные – при полном его отсутствии (материал помещают внутрь жидкой или полутвердой пит среды). На дно помещают кусочки печени или фарша (для адсорбции О2). Перед посевом среду кипятят для удаления воздуха, затем быстро охлаждают, после посева заливают стерильным вазелиновым маслом. Посевы на поверхности плотных сред, разлитых в чашки Петри, культивируют в макро– или микроанаэростате.
Пастер для культивирования микробов использовал жидкие отвары. Первыми разработчиками плотных питательных сред были Кох и его ученики. Они первыми применили картофель, свернутую сыворотку, желатин, мясопептонный агар. Плотные среды позволили получать чистую культуру микробов и изучать их свойства.
По составу
Натуральные среды – среды, состоящие из продуктов животного или растительного происхождения, имеющие сложный неопределенный химический состав. Примеры: различные части зеленых растений, ткани животных, солод, дрожжи, фрукты, овощи, почва. Большинство из них используются в виде экстрактов или настоев. На натуральных средах хорошо развиваются многие микроорганизмы, так как в таких средах имеются, как правило, все компоненты, необходимые для роста и развития микробов.
К числу сред неопределенного состава относят и так называемые полусинтетические среды. В их состав наряду с соединениями известной химической природы входят вещества и неопределенного состава. Используются для поддержания культур микроорганизмов, накопления их биомассы и для диагностических целей. Примеры: мясо – пептонный бульон (МПБ), в состав которого одновременно с мясным экстрактом и пептоном, имеющими сложный состав, входят хлорид натрия, фосфорнокислый калий, а также иногда глюкоза или сахароза; среды с глюкозой и пептоном.
Синтетические среды – это такие среды, в состав которых входят только определенные, химически чистые соединения, взятые точно в указанных концентрациях. Синтетические среды наиболее удобны для исследования обмена веществ микроорганизмов.
Питательные среды бывают элективные, дифференциально – диагностические и консервирующие.
Элективные среды были введены в микробиологическую практику С.Н.Виноградским и М.Бейеринком. Это такие питательные среды, в которых путем добавления одного или нескольких химических соединений, создаются оптимальные условия для роста и размножения одного вида микроорганизмов и неблагоприятные – для всех остальных. Применяются для выделения чистой культуры микроорганизмов из мест их естественного обитания и для накопления массы культур. Например, питательная среда, которая представляет собой свернутую лошадиную сыворотку, является элективной средой для дифтерийных бактерий, щелочная пептонная вода – для холерных вибрионов, желчный бульон – для возбудителя брюшного тифа, печеночный бульон – для бруцелл и т.д.
Дифференциально-диагностические среды (индикторные) – это такие среды, в состав которых кроме веществ, обеспечивающих рост и развитие микроорганизмов, входят вещества, применяющиеся в качестве субстрата для определенных ферментов. По качественному изменению субстрата определяется присутствие того или иного фермента. Например, кровяной агар позволяет выявить фермент гемолизин, среды Гиса – сахаролитические ферменты (карбогидразы), желатин используется для учета протеолитических свойств микробов и т.д. Кровяной агар. О наличии фермента гемолизина судят по разрушению эритроцитов и образованию светлой зоны вокруг микробов, выросших на кровяном агаре. Среды Гиса. О наличии ферментов – карбогидраз, расщепляющих углеводы до кислоты, свидетельствует изменение рН среды в кислую сторону и изменение цвета питательной среды.
Консервирующие среды предназначены для первичного посева и транспортировки исследуемого материала. В них предотвращается гибель патогенных микроорганизмов. Пример: глицериновая смесь, используемая для сбора испражнений при исследованиях, проводимых с целью обнаружения некоторых видов бактерий.
По физическому состоянию
Жидкие среды – для выяснения физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов, а также для накопления их биомассы или продуктов обмена. Плотные среды используются для выделения чистых культур, получения изолированных колоний, для хранения культуры и количественного учета микроорганизмов и в ряде других случаев.
Полужидкие питательные среды используются для более длительного хранения микробных культур. Для уплотнения сред применяют агар-агар, желатин и кремнекислый гель.
В промышленной микробиологии применяют так называемые сыпучие питательные среды. К таким средам относятся, например, разваренное пшено, отруби, пропитанные питательным раствором и пр.
Питательные среды бывают простые и сложные.
К числу простых жидких питательных сред относятся пептонная вода, мясо-пептонный бульон (МПБ). К плотным простым питательным средам принадлежат мясо-пептонный агар (МПА) и мясо-пептонный желатин. Простые питательные среды, особенно МПБ и МПА, служат основой для изготовления из них более сложных сред путем добавления к ним различных веществ, повышающих питательную ценность субстрата. Например, при добавлении глюкозы получают сахарный бульон или сахарный агар; цельная кровь является составной частью кровяного агара и кровяного бульона, а при добавлении сыворотки крови получают сывороточные среды (агар или бульон).
Среды более сложного состава обычно предназначаются для культивирования требовательных к питательному субстрату микробов, не размножающихся на простых средах. К таким микроорганизмам относятся возбудители гонореи, дифтерии, бруцеллеза, туляремии, сифилиса, возвратного тифа, риносклеромы, туберкулеза и др. Требования!!!
При внесении микроорганизмов в питательную среду они обычно растут до тех пор, пока содержание питательных веществ не достигнет минимума, после чего рост прекращается. Процесс роста и размножения микроорганизмов в такой системе описывается кривой роста, которая имеет S-образную форму.
При изучении динамики роста культур микроорганизмов необходимо строго соблюдать некоторые условия: жизнеспособность засева; наличие в среде культивирования всех необходимых питательных веществ; отсутствие в среде ингибиторов, подавляющих рост клеток; поддержание в среде оптимальными всех физико-химических условий.
1. Лаг-фаза. Внесенные в питательную среду клетки микроорганизмов приспосабливаются к условиям и составу среды, размножения практически не происходит. Продолжительность этой фазы (может длиться от нескольких часов до нескольких суток) зависит от состава питательной среды, рН, температуры, возраста и количества внесенных клеток.
Если клетки переносят с бедной среды в богатую, то питательные компоненты и время расходуются на повышение активности ферментов, необходимых для повышения активности метаболизма в целом. Если же клетки переносят с богатой среды на среду с более низким уровнем питательных веществ, то они способны немедленно, хотя и с низкой скоростью, вступить в экспоненциальную фазу роста.
2. Фаза экспоненциального роста (логарифмическая). Это стадия интенсивного размножения. Скорость размножения максимальна. В этой фазе большинство клеток является биологически активными и молодыми. Если культуру в данной фазе развития перенести в другую емкость с аналогичным субстратом, то скорость роста микроорганизмов не изменится.
Клетки по размеру мелкие, так как почкование опережает рост. В то же время на этой стадии культура более чувствительна к действию неблагоприятных факторов.
3. Фаза замедленного роста. Скорость размножения замедляется, так как постепенно изменяется состав среды: снижается концентрация питательных веществ, увеличивается плотность культуры в единице объема, накапливаются продукты обмена веществ клеток, которые в определенной концентрации могут угнетать нормальную жизнедеятельность культуры микроорганизмов.
4. Стационарная фаза. Наступает, когда концентрация клеток перестает увеличиваться и число их в единице объема становится максимальным. Скорость размножения равна скорости отмирания. В этот период в результате жизнедеятельности клеток в культуральной среде накапливаются продукты обмена веществ, которые имеют важное практическое значение (ферменты, антибиотики и др.).
5. Фаза отмирания. В результате истощения питательной среды и максимального накопления продуктов обмена скорость отмирания клеток намного превышает скорость их размножения. Наблюдается резкое уменьшение числа жизнеспособных клеток. Скорость отмирания зависит от видовых особенностей организма. Фаза отмирания является противоположностью логарифмической фазы роста.
Потребности микроорганизмов в питательных веществах чрезвычайно разнообразны и определяются особенностями их метаболизма. Питательная среда должна соответствовать следующим требованиям:
Во-первых, питательная среда должна включать доступный для клетки источник энергии. Для одних организмов (фототрофов) таким источником служит свет, для других – органический (хемоорганотрофы) или неорганический (хемолитотрофы) субстрат.
Во-вторых, среда должна содержать все необходимые компоненты для биосинтетических процессов в клетке. Причем синтетические способности микроорганизмов могут варьировать от использования углекислого газа в качестве единственного источника углерода (автотрофы) до потребности в более восстановленных соединениях углерода – кислотах, спиртах, углеводах и др. (гетеротрофы). Любая искусственная питательная среда должна соответствовать следующим требованиям: содержать все необходимые для роста питательные вещества в легко усвояемой форме; иметь оптимальную влажность, вязкость, рН, быть изотоничной, сбалансированной с высокой буферной емкостью и, по возможности, прозрачной.
Питательной средой в микробиологии называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.
Для размножения любых бактерий необходимо обеспечить подходящее биофизическое окружение и биохимические питательные компоненты. Для роста автотрофных бактерий потребности в питательных веществах довольно просты: вода, двуокись углерода и соответствующие неорганические соли. Например, бактерии рода Nitrobacter ассимилируют СО2 и получают энергию путем окисления нитритов в нитраты. Гетеротрофные бактерии используют органические соединения в двух целях: 1) в качестве источника энергии; при этом органическое вещество окисляется или расщепляется с высвобождением энергии и образованием ряда конечных продуктов типа СО2, органических кислот и др.; 2) в качестве субстратов, ассимилируемых непосредственно с образованием клеточных компонентов или для их синтеза в реакциях, требующих затрат энергии. Так, E.coli способна к росту на простой среде, содержащей только глюкозу и неорганические соли. Молочнокислые же бактерии растут на сложных средах, содержащих в качестве добавок ряд органических соединений (витамины, аминокислоты и др.), которые клетки не в состоянии синтезировать самостоятельно. Такие соединения называются факторами роста.