Немецкий врач и ученый Кох Роберт (1843-1910) получил Нобелевскую премию за свою микробиологическую работу по борьбе с туберкулезом. Он также создал множество основополагающих методов для микробиологических исследований, некоторые из них используются по сей день.

Труд всей жизни

В конце 19-го века такое заболевание, как туберкулез, убивало почти треть всех взрослых людей среднего возраста в Европе. Врачи и ученые того времени делали многочисленные попытки найти лекарство. Кох Роберт не стал исключением, борьба с этим тяжелым недугом стала его миссией, трудом всей его жизни. Несмотря на создание огромного прогресса в идентификации и потенциальном лечении этого заболевания, даже получив Нобелевскую премию по медицине за эту работу, ученый не переставал совершенствовать методы исследования, которые оказали большое влияние на всю микробиологию.

Юность и выбор профессии

Родители будущего ученого были бедными шахтерами, которые были поражены тем, какого способного мальчика им подарила судьба. Рожденный в 1843 году в Клаустале (Германия), Генрих Герман Роберт Кох был в детстве настоящим вундеркиндом. В пять лет он уже читал газеты, а немного позже увлекался классической литературой и был экспертом по шахматам. Интерес к науке проявился еще в средней школе, где в качестве любимого предмета была выбрана биология.

В 1866 году в возрасте 23 лет Генрих Роберт Кох получил степень доктора медицины и провел следующее десятилетие, работая в качестве врача в различных больничных и государственных научных сообществах. В 1876 году он опубликовал свое крупное исследование в области такого заболевания, как сибирская язва, которое принесло ему широкую известность. Несколько лет спустя он был назначен советником в бюро здравоохранения, где большую часть времени он занимался проблемами, связанными с туберкулезом.

Определение причины туберкулеза

Современной медицине известно множество причин большинства заболеваний. Во времена, когда жил Кох Роберт, это знание не было столь распространенным явлением. Одним из первых важных открытий ученого была идентификация микобактерий туберкулеза, которые вызывают это смертельное заболевание. Роберт Кох, изучая причины заражения, намеренно инфицировал морских свинок материалом одного из трех зараженных животных: обезьян, крупного рогатого скота и людей. В итоге было выяснено, что бактерии инфицированных свинок были идентичны тем, которыми они были заражены, вне зависимости от источника инфекции.

Постулаты Коха

Какой внес Роберт Кох вклад в микробиологию? Одним из наиболее влиятельных методов было предложение о том, что возбудитель заболевания мог быть идентифицирован с высокой степенью уверенности при соблюдении четырех условий, которые в последствие стали называть постулатами Коха. Вот они:

1. Микроорганизм должен вызывать заболевания у всех организмов, в которых он в изобилии присутствует, следовательно, в неинфицированных организмах их быть не должно.
2. Подозреваемый микроб должен быть выделен и выращен в чистом виде.
3. Повторное введение микроба должно вызывать заболевания у ранее неинфицированных организмов.
4. Подозреваемый микроб должен быть повторно изолирован от тестируемого организма, выращен в чистом виде и быть идентичным первоначально изолированному микробу.

Основатель бактериологии и микробиологии

Среди заболеваний, которые изучал немецкий врач Роберт Кох (сибирская язва в 1876 и туберкулез в 1882), была еще и холера в 1883 году. В 1905 году ученый был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине. Еще будучи студентом-медиком, Генрих Герман Роберт Кох испытывал большой интерес к патологии и инфекционным заболеваниям. В качестве врача он работал во многих небольших городах по всей Германии, а во время франко-прусской войны (1870-1872) вызвался на фронт в качестве военного хирурга.

Позже было назначение участковым медицинским работником, главная обязанность которого было исследование распространения инфекционных бактериальных болезней. Применение биотехнологий в медицине по-прежнему в значительной степени зависит от принципов Коха, закрепляющих причины инфекционных заболеваний. Великий ученый умер в 1910 году в регионе Шварцвальд (Германия), ему было 66 лет.

Изучение сибирской язвы

В то время, когда жил Роберт Кох, сибирская язва была широко распространена среди сельскохозяйственных животных в районе Вёлльштайн. У ученого не было никакого научного оборудования в тот момент, были недоступны библиотеки и контакты с другими научными работниками. Впрочем, это его не останавливало, и он приступил к изучению этого заболевания. Его лабораторией была 4-комнатная квартира, которая была его домом, а его главным оборудованием был подаренный его женой микроскоп.

Ранее возбудителя сибирской язвы были обнаружены бациллы Pollender, Rayer и Davaine, и Кох поставил перед собой цель с научной точки зрения доказать, что эта бацилла на самом деле является причиной заболевания. Он прививал мышей с помощью самодельных деревянных щепок бациллами сибирской язвы, взятыми из селезенки сельскохозяйственных животных, которые умерли от этой болезни. Было обнаружено, что смерть грызунов наступила именно вследствие попадания заразы в кровь животных. Этот факт стал подтверждением выводов других ученых, которые утверждали, что болезнь может передаваться через кровь животных, страдающих от сибирской язвы.

Бациллы сибирской язвы устойчивы к внешней среде

Но это не удовлетворило Коха. Он также хотел знать, могут ли эти микробы вызывать заболевание в случае, если они никогда не были в контакте с любым видом животного организма. Чтобы решить эту проблему, он получил чистые культуры бацилл. Роберт Кох, изучая и фотографируя их, пришел к выводу, что при неблагоприятных условиях они производят споры, способные противостоять недостатку кислорода, и другим негативным для бактерий факторам. Таким образом они могут выживать во внешней среде довольно продолжительное время, а когда подходящие условия будут созданы, их жизненные силы восстанавливаются, из спор выходят бациллы, способные заражать живые организмы, в которые они попадают, несмотря на то, что прежде у них не было никакого контакта с ними.

Роберт Кох: открытия и достижения

Результаты кропотливой работы по изучению сибирской язвы были продемонстрированы Кохом Фердинанду Кону, профессору ботаники в университете Бреслау, который собрал своих коллег, чтобы засвидетельствовать это открытие. Среди присутствующих был также профессор анатомических патологий Конхайм. Все были глубоко впечатлены работой Коха, а после публикации работы в ботаническом журнале на эту тему в 1876, Кох сразу стал знаменитым. Он продолжал, тем не менее, работать на Вёлльштайн еще в течение четырех лет, и за этот период времени он улучшил свои методы фиксации, окрашивая и фотографируя бактерии.

Жизнь в Берлине

Позже, уже в Берлине, он продолжает совершенствовать бактериологические методы, а также изобретать новые - выращивание чистых бактерий в твердых средах, таких как картофель. Область, в которой продолжал работать Роберт Кох, микробиология, до последнего оставалась его узкой специальностью. Он также разработал новые методы окрашивания бактерий, которые сделали их более заметными и помогали их идентифицировать. Результатом всей этой работы стало внедрение методов, с помощью которых патогенные бактерии могут быть просто и легко получены в чистой культуре, свободных от других организмов и с помощью которых они могут быть обнаружены и идентифицированы. Спустя два года после прибытия в Берлин Кох открыл туберкулезную палочку, а также способ выращивания её в чистом виде.

Борьба с холерой

Кох все еще был занят работой по борьбе с туберкулезом, когда в 1883 году он был отправлен в Египет в качестве лидера комиссии от Германии для расследования вспышки холеры в этой стране. Здесь он обнаружил вибрион, который вызывает заболевание и принес чистые культуры в Германию. Аналогичным вопросом он занимался также в Индии. На основе его знаний о биологии и способе распространения холерного вибриона, ученым были сформулированы правила для борьбы с эпидемией, которые были одобрены великими державами в Дрездене в 1893 году и легли в основу методов контроля, которые используются до сих пор.

Назначение на высокие должности

В 1885 году Роберт Кох, биография которого берет свое начало с маленького городка и мало обеспеченной семьи, был назначен профессором гигиены в Берлинском университете. В 1890 году он был назначен генеральным хирургом, а в 1891 году он стал почетным профессором медицинского факультета и директором нового института инфекционных заболеваний. В этот период Кох вернулся к своей работе по борьбе с туберкулезом. Он пытался остановить заболевание с помощью препарата, который он назвал туберкулин, созданный из микобактерий. Было создано две версии препарата. Первая из которых моментально вызвала значительные споры. К сожалению, целебная сила этого препарата была сильно преувеличена, и возложенные на него надежды не оправдались. Новый туберкулин (вторая версия) был объявлен Кохом в 1896 году, и его лечебное значение также стало разочарованием, но, тем не менее, это привело к открытию веществ диагностической ценности.

А далее чума, малярия, трипаносомоз...

В 1896 году Кох отправился в Южную Африку для изучения происхождение чумы крупного рогатого скота. Несмотря на то, что причину этой болезни выяснить не удалось, ограничить вспышку все же получилось. Затем последовала работа в Индии и Африке по малярии, лихорадка Блэкуотер, трипаносомоз и чума крупного рогатого скота и лошадей. Публикация его наблюдений по этим заболеваниям была в 1898. Вскоре после его возвращения в Германию, путешествия по миру продолжились. На этот раз это была Италия, где он подтвердил работу сэра Рональда Росса касательно малярии и выполнил полезную работу по этиологии различных форм малярии и борьбы с ними при помощи хинина.

Вклад в микробиологию: почетные премии и медали

Именно в эти последние годы своей жизни, Кох пришел к выводу, что бациллы, вызывающие туберкулез человека и крупного рогатого скота, не являются идентичными. Его утверждение на Международном медицинском конгрессе по борьбе с туберкулезом в Лондоне в 1901 году вызвало много споров, но в настоящее время известно, что точка зрения Коха была правильной. Его работа над тифом привела к идее, что эта болезнь передается гораздо чаще от человека к человеку, чем от питьевой воды, и это привело к новым мерам контроля.

В декабре 1904 года Кох был направлен в Восточную Африку для изучения лихорадки крупного рогатого скота, где он сделал важные наблюдения не только этой болезни, но патогенных видов Babesia и Trypanosoma и tickborne spirochaetosis. Профессор Роберт Кох был удостоен многих премий и медалей, почетное членство в научных сообществах и академиях в Берлине, Вене, Неаполе, Нью-Йорке и других. Он был награжден Немецким орденом Короны, Большим крестом немецкого ордена Красного Орла. В ряде стран были установлены мемориалы и памятники в честь великого микробиолога. Доктор Кох умер 27 мая 1910 года в Баден-Бадене.

Германия производила на свет много новаторских научных умов на протяжении многих веков, одним из величайших ученых своего времени можно по праву назвать Роберта Генриха Германа Коха, который заложил основу для изучения бактериологии, а также помог в объяснении причин и возможных методов лечения различных бактериальных заболеваний.

Он был бесстрашным исследователем, так как отвечал за проведение беспрецедентных мероприятий по изучению таких угрожающих жизни заболеваний, как сибирская язва, туберкулез и многие другие. Этот эрудированный ученый также сыграл важную роль в создании современных лабораторий. Кох Роберт был не просто одаренный ученый, это был гений, и то количество наград и медалей, которые он получал на протяжении всей своей жизни, служит лучшим доказательством того вклада, который он сделал в мировую медицинскую науку.

4. Дифференциально-диагностические методы окраски микробов. Окраска по Граму, механизм и техника окраски.

5. Морфология бактерий. Отличия прокариотов от эукариотов. Основные формы бактерий.

6. Структура и функции поверхностных образований бактериальной клетки. Капсула. Методы выяв­ления.

7. Структура и функции клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий. Фор­мы бактерий с дефектами клеточной стенки.

8. Цитоппазматические структуры бактерий, функции, методы выявления. Кислотоустойчивые мик­робы. Метод окраски.

9. Покоящиеся формы микробов. Спорообразование у бактерий, стадии, методы выявления спор.

10. Подвижность бактерий, методы выявления подвижности.

11. Принципы систематики микробов. Систематическое положение микробов. Таксономические кате­гории. Понятие и критерии вида.

12-16. Систематическое положение и морфология спирохет, актиномицетов, микоплазм, риккетсий, хламидий. Методы изучения.

18. Дыхательный аппарат бактерий. Пути биологического окисления. Классификация микробов по этому признаку

19 Способы размножения микробов. Механизм и фазы клеточного деления.

20. Характеристика бактериологического метода исследования

21. Питательные среды для аэробов и анаэробов. Требования, предъявляемые к питательным сре­дам, классификация.

22. Методы выделения чистых культур аэробов.

23. Методы выделения чистых культур анаэробов.

24. Идентификация микроорганизмов морфологическая, культуральная серологическая, биологиче­ская, генетическая.

26. Генетический аппарат бактерий (хромосомы, плазмиды) характеристика бактериальных транспозонов. Биологическая роль плазмид.

27. Виды изменчивости бактерий. Фенотипическая и генотипическая изменчивость. Понятие о популяционной изменчивости.

28. Мутационная изменчивость. Генетические рекомбинации. Практическое значение изменчивости микроорганизмов. Понятие о генной инженерии и биотехнилогии.

29. Молекулярная диагностика. Цель. Задачи. Методы.

30. Молекулярная гибридизация. Полимеразная цепная реакция.

31. Учение об инфекции. Условия возникновения инфекционного процесса. Отличительные признаки инфекционных заболеваний. Типы инфекций.

32. Роль микроорганизма в инфекционном процессе. Патогенность и вирулентность Факторы патогенности.

33. Роль макроорганизма, физической и социальной среды в инфекционном процессе.

34. Биологический метод исследования задачи, оценка этапы.

35. Химиотерапия и химиопрофилактика. Антибиотики определение классификация.

36. Механизм действия антибиотиков.

37. Побочное действие антибиотиков.

38. Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам.

39 Методы изучения чувствительности микробов к антибиотикам.

40. Экология микроорганизмов. Типы экологических связей.

41. Характеристика нормальной микрофлоры человека и ей биологическая роль. Методы изучения. Гнотобиология. Дисбактериоз. Причины развития, принципы коррекции.

42 Стерилизация, дезинфекция. Определение понятий, методы проведения.

43. Асептика, антисептика. Определение понятий. Способы проведения.

22. Методы выделения чистых культур аэробов.

Процесс выделения чистой культуры можно разделить на несколько этапов.

Первый этап. Из исследуемого материала готовят мазок, окрашивают его по Граму или другим методом и микрсгскопиру-ют. Для посева исследуемый материал в случае необходимости разводят в пробирке со стерильным изотоническим раствором хлорида натрия. Одну каплю приготовленного разведения нано­сят петлей на поверхность питательного агара в чашку Петри и тщательно втирают шпателем в среду, равномерно распределяя материал по всей ее поверхности. После посева чашку перевора­чивают дном кверху, подписывают и помещают в термостат при температуре 37 °С на 18-24 ч.

Второй этап. Просматривают чашки и изучают изолиро­ванные колонии, обращая внимание на их форму, величину, кон­систенцию и другие признаки. Для определения морфологии кле­ток и их тинкториальных свойств из части исследуемой колонии готовят мазок, окрашивают по Граму и микроскопируют. Для выделения и накопления чистой культуры одну изолированную колонию или несколько различных изолированных колоний пе­ресевают в отдельные пробирки со скошенным агаром или какой-либо другой питательной средой. Для этого часть колонии сни­мают петлей, не задевая соседние колонии.

Третий этап: Отмечают характер роста выделенной чис­той культуры. Визуально чистая культура характеризуется однородным ростом. При микроскопическом исследовании окрашен­ного мазка, приготовленного из такой культуры, в нем обнару­живаются морфологически и тинкториально однородные клетки. Очнако в случае выраженного полиморфизма, присущего неко­торым видам бактерий, в мазках из чистой культуры наряду с типичными встречаются и другие формы клеток.

23. Методы выделения чистых культур анаэробов.

Питательные среды для анаэробов должны отвечать следующим основным требованиям: 1) удовлетворять питательным потребно­стям; 2) обеспечивать быстрый рост микроорганизмов; 3) быть адек­ватно редуцированными

Посевы с целью выделения анаэробной микрофлоры, как спо-рообразующей (клостридии), так и неспорообразующей (вейлонеллы, бактероиды, пептококки), производят в строго анаэроб­ных условиях. Первичные посевы делают на обогатительные сре­ды (тиогликолевую, Китта - Тароцци), затем пересевают на плотные среды: сахарный кровяной агар в чашки Петри, в высо­кий столбик сахарного питательного агара или другие среды для получения изолированных колоний. После инкубации посевов в анаэробных условиях из образовавшихся колоний бактерий го­товят мазки, окрашивают, микроскопируют, а затем пересевают на среду Китта - Тароцци и агаровые среды для выделения чистой культуры.

При выделении спорообразующих анаэробных бактерий (кло­стридии) первоначальные посевы прогревают на водяной бане при температуре 80 °С в течение 20 мин для уничтожения веге­тативных клеток посторонней микрофлоры, которая может при­сутствовать в исследуемом материале

24. Идентификация микроорганизмов морфологическая, культуральная серологическая, биологиче­ская, генетическая.

Идентификация – это определение систематического положения, выделение из какого-либо источника до уровня вида или варианта.

25. Биохимический метод идентификации: определение протеолитических. сахаролитических, липолитических свойств, выявление гемолизинов и оксидоредуктаз. Использование автоматических микробиологических анализаторов .

Этот метод предусматривает изучение ферментативной деградации различных субстратов (углеводов, аминокислот и белков, мочевины, перекиси водорода и др.) с образованием промежуточных и конечных

продуктов.

Карбогидразы - ферменты, разлагающие углеводы. Определяя карбогидразы, выявляют т.н. сахаролитические свойства микробов. С этой целью используют следующие среды:

а) среды Гисса (жидкие и полужидкие с индикаторами). В качестве последних используют реактив Андреде, бромтимоловый синий или ВР О ферментативной активности бактерий судят по изменению цвета среды и образованию газа;

б) дифференциально-диагностические среды с лактозой (Эндо, Левина. Плоскирева и др.);

в) полиуглеводные среды (типа Олькеницкого, Клиглера и др.).

Протеазы -ферменты, разлагающие белки:

а) исследуемая культура может расщеплять белки субстрата с образованием пептона, альбумоз, аминокислот. Этот процесс идет за счет ферментов-протеиназ и пептидаз. Для выявления указанных ферментов исследуемую культуру засевают на ряд сред: свернутая сыворотка, столбик желатина (разжижение в положительных случаях), молочный агар в чашке Петри (в положительных случаях вокруг колоний появляются зоны помутнения);

б)расщепление аминокислот микробами может идти путем декарбоксилирования, либо путем дезаминирования. В первом случае из той или иной аминокислоты образуются амины, которые выявляются либо методом элекрофореза. либо по подщелачиванию среды. О наличии дезаминаз у микроба судят по образованию аммиака в среде как результат процесса дезаминирования аминокислоты;

в) расщепление аминокислоты триптафана за счет действия фермента триптафаназы сопровождается образованием индола. Последний выявляется с помощью бумажки, смоченной щавелевой кислотой и укрепленной под пробкой над питательной средой. В положительныхслучаях бумажка краснеет;

г) для выявления ферментов расщепления серосодержащих аминокислот (цистин, цистеин) ставят пробы на H2S, как Продукт расщепления этих аминокислот десульфуразами. Наличие H2S выявляется и в среде Олькеницкого;

д) для выявления уреазы - фермента, расщепляющего мочевину, в питательную среду нейтральной рН добавляют мочевину и индикатор. В положительных случаях среда изменяет цвет за счет сдвига рН в щелочную сторону в связи с образованием аммиака. Липазы - ферменты разложения липидов и липоидов. Чаще всего определяют лецитиназу посевом на желточный агар. Лецитиназа расщепляет лецитин на фосфохолин и диглицерид. В этих случаях при росте колоний вокруг них появляются опалесцирующие зоны, отражающие лецитиназную активность.

Ферменты-токсины : Гемолизины - ферменты расщепления фосфолипидной мембраны эритроцитов. Они выявляются посевом культуры на кровяной агар (5-10%). Различают b-гемолиз или полный гемолиз, когда образуются зоны просветления вокруг колоний, а-гемолиз, неполный гемолиз, при наличии зон зеленого цвета вокруг колоний. Отсутствие гемолиза обозначается как д-гемолиз.

Цитотоксины - ферменты, оказывающие токсический эффект на клетки мишени. Например, цитотоксичность токсина анаэробных микрорганизмов определяют на культуре клеток. С этой целью 1 г материала (испражнения или др.) разводят в фосфатном буфере 1:10 масса/объем, центрифугируют ЗО мин при 4ООО об/мин. Супернатант фильтруют на фильтре 2О нм, вносят в монослой культуры клеток МакКоя и инкубируют при 37°С 24-48 часов до достижения токсического эффекта.

Иммунохимическое определение продукции токсинов: используется, как правило, иммуноферментный метод определения многих экзотоксинов -дифтерийного, холерного, стафилококкового и др. Для этого применяются тест-системы на основе моноклональных антител к определенному экзотоксину.

Ппазмокоагулаза - фермент, свертывающий плазму крови животных. Определяют в пробирочной реакции. В1 мл цитратной плазмы кролика или человека (цельной или разведенной в 2 и 4 раза физраствором) размешивают петлю суточной агаровой культуры микроба. Смесь инкубируют в термостате при 37°С. В положительных случаях через 2-4 часа плазма свертывается (появляется сгусток). Лецитиназа - см. выше.

Оксидо-редуктазы:

1. Определение оксидаз . На фильтровальную бумагу, смоченную 1% раствором тетраметилпарафенилендиамина, петлей наносят полосы испытуемой культуры. В положительном случае появляется фиолетовое окрашивание полос (в течение 1 мин).

2. Определение каталазы . Каплю 3% раствора перекиси водорода наносят на предметное стекло и туда вносят петлю испытуемой культуры. В присутствии каталазы образуются пузырьки кислорода.

3. Определение дегидраз . О наличии дегидраз судят по редуцирующей способности микроба, т.е. способности восстанавливать некоторые органические красители (например, 1% водный раствор метиленовой синьки). К столбику сахарного агара (донатор водорода) добавляют краситель (акцептор водорода) и засевают микробную культуру уколом. В положительных случаях растущий на такой среде микроб ее обесцвечивает.

4. Определение спектра короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), Анаэробные микроорганизмы продуцируют промежуточные продукты, включающие короткоцепочечные жирные кислоты и спирты, спектр (профиль) которых различен у разных видов микроорганизмов и позволяет проводить идентификацию микроорганизмов до уровня рода. Наиболее часто исследуют уксусную, пропионовую, бутиловую, изобутиловую, валериановую, изовалериановую, капроновую и изокапроновую кислоты. Для определения КЦЖК используют метод газожидкостной хроматографии. Идентифицируют такие микроорганизмы как актиномицеты, пролионибактерии, эубактерии, бифидобактерии, клостридии.

В последние годы а бактериологических лабораториях применяются коммерческие тест-системы для быстрой биохимической идентификации (определение биохимической активности разных групп микроорганизмов): например, 2О тестов для энтеробактэрий и ЗО тестов для анаэробов. Схема идентификации включает следующие этапы:

Колонии ---- Приготовление ---- Внесение ----- Инкубация ---- Учет(+ -) ---- Интер-

суспензии суспензии 4 часа 37°С претация в среду

В качестве материала для идентификации используют хорошо изолированную колонию на чашке или чистую культуру в пробирке, из которой готовят суспензию в концентрации стандарта оптической плотности N4, затем по 55 мкл суспензии вносят в лунки со средами данной тест-системы. Планшета со стрипами инкубируется при 37°С 4 часа. Учет может осуществляться автоматически (используя прибор "АТВ") или визуально Результат биохимической реакции оценивают в виде "+" или "-" и вносят о референс-таблицу, в которой положительному результату соответствует численное выражение, в результате чего получается определенный числовой профиль, соответствующий специапьно разработанному индексу аналитического профиля, позволяющему быстро идентифицировать тот ипи иной

микроорганизм.

Если на основании определенных симптомов на растениях и по результатам микроскопического исследования возникло предположение, что возбудителем болезни является бактерия, следующим шагом должно быть ее выделение.

При этом исходят из того, что возбудитель загрязнен сопутствующими организмами, т. е. налицо смешанная популяция. Чтобы получить возбудителя в виде отдельной растущей колонии, мацерат ткани следует посеять на среду штрихом.

Посев штрихом . Прокаленной инокуляционной петлей берут небольшое количество содержащего бактерии мацерата растительной ткани и легкими движениями, не повреждая поверхности агара, наносят на подготовленную питательную среду 4-6 штрихами. Повторно прокалив петлю, чашку со средой поворачивают на 90° вправо и затем от второго штриха наносят еще 4-6 штрихов, вновь прокаливают иглу и проводят третий посев. Этим достигается такое разведение исходного материала, при котором бактерии после инкубации в термостате в течение 48-72 ч при 28 °С формируют отдельные колонии различной формы и окраски. Затем колонии переносят для дальнейшего исследования в пробирки с косым агаром. Прокаленной петлей берут колонию и осторожным движением в виде змейки или зигзага наносят на питательный агар.

Метод разлива в чашки по Коху . Метод разлива в чашки по Коху обеспечивает формирование каждой колонии из одной единственной бактериальной клетки. Лучше всего приготовить из исходного материала суспензию в стерильной воде и применять метод Коха только с этим разведением. Небольшое количество суспензии переносят в первую пробирку с питательной средой, охлажденной до 60 °С. Затем содержимое пробирки перемешивают с инокулюмом, вращая ее между ладонями. Далее, берут вторую пробирку, осторожно открывают над пламенем горелки и большими петлями переносят в нее из первой пробирки три порции субстрата. Содержимое пробирки после обжига горлышка и пробки выливают в первую чашку Петри, приоткрывая крышку чашки ровно настолько, чтобы ввести под нее горлышко пробирки. Сразу после выливания чашку закрывают и осторожными движениями равномерно распределяют питательную среду.

Тщательно перемешав содержимое второй пробирки, берут третью пробирку и петлей переносят в нее из второй шесть порций субстрата. Содержимое пробирки выливают в чашку, а содержимое пробирки после перемешивания - в чашку. Чашки со средой инкубируют в термостате при 28°С, через несколько дней содержавшиеся в исходном материале бактерии формируют колонии.

Последовательное разведение . Если, например, необходимо изолировать бактерии из почвы, то используют последовательное разведение. Стерильную питательную среду (15 мл на чашку) разливают по чашкам, на затвердевший агар наносят по 0,1 мл последних трех разведений суспензии и стеклянным шпателем распределяют по поверхности.

Для выделения бактерий 1 г почвы суспендируют в 9 мл воды, хорошо взбалтывают, дают несколько секунд отстояться и из суспензии готовят последовательные разведения. С помощью этого метода можно определить число микроорганизмов в каждой пробе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

77288 0

Культуральные свойства бактерий

К культуральным (или макроморфологическим) свойствам относятся характерные особенности роста микроорганизмов на плотных и жидких питательных средах. На поверхности плотных питательных сред, в зависимости от посева, микроорганизмы могут расти в виде колоний, штриха или сплошного газона.

Колонией называют изолированное скопление клеток одного вида, выросших из одной клетки (клон клеток). В зависимости от того, где растет микроорганизм (на поверхности плотной питательной среды или в толще ее), различают поверхностные, глубинные и донные колонии.

Колонии, выросшие на поверхности среды, отличаются разнообразием: они видоспецифичны и их изучение используется для определения видовой принадлежности исследуемой культуры.

При описании колоний учитывают следующие признаки:
1) форму колонии - округлая, амебовидная, ризоидная, неправильная и т. д.;

2) размер (диаметр) колонии - очень мелкие (точечные) (0,1-0,5 мм), мелкие (0,5-3 мм), средних размеров (3-5 мм) и крупные (более 5 мм в диаметре);

3) поверхность колонии - гладкая, шероховатая, складчатая, морщинистая, с концентрическими кругами или радиально исчерченная;

4) профиль колонии - плоский, выпуклый, конусовидный, кратерообразный и т. д.;

5) прозрачность - тусклая, матовая, блестящая, прозрачная, мучнистая;

6) цвет колонии (пигмент) - бесцветная или пигментированная (белая, желтая, золотистая, красная, черная), особо отмечают выделение пигмента в среду с ее окрашиванием;

7) край колонии - ровный, волнистый, зубчатый, бахромчатый и т. д.;

8) структуру колонии - однородная, мелко- или крупнозернистая, струйчатая; край и структуру колонии определяют с помощью лупы или на малом увеличении микроскопа, поместив чашку Петри с посевом на столик микроскопа крышкой вниз;

9) консистенцию колонии; определяют прикасаясь к поверхности петлей: колония может быть плотной, мягкой, врастающей в агар, слизистой (тянется за петлей), хрупкой (легко ломается при соприкосновении с петлей).

Глубинные колонии чаще всего похожи на более или менее сплющенные чечевички (форма овалов с заостренными концами), иногда комочки ваты с нитевидными выростами в питательную среду. Образование глубинных колоний часто сопровождается разрывом плотной среды, если микроорганизмы выделяют газ.

Донные колонии имеют обычно вид тонких прозрачных пленок, стелющихся по дну.

Особенности колонии могут изменяться с возрастом, они зависят от состава среды и температуры культивирования.

Рост микроорганизмов на жидких питательных средах учитывают, используя четырех-семисуточные культуры, выращенные в стационарных условиях.

В жидких питательных средах при росте микроорганизмов наблюдается помутнение среды, образование пленки или осадка.

При росте на полужидких (0,5-0,7 % агара) питательных средах подвижные микробы вызывают выраженное помутнение, неподвижные формы растут только по ходу посева уколом в среду.

Нередко рост микробов сопровождается появлением запаха, пигментацией среды, выделением газа. Характерный запах культур некоторых видов бактерий связан с образованием различных эфиров (уксусноэтилового, уксусноамилового и др.), индола, меркаптана, сероводорода, скатола, аммиака, масляной кислоты.

Способность образовывать пигменты присуща многим видам микроорганизмов. Химическая природа пигментов разнообразна: каротиноиды, антоцианы, меланины. Если пигмент нерастворим в воде, окрашивается только культуральный налет; если же он растворим, окрашивается и питательная среда. Считается, что пигменты защищают бактерии от губительного действия солнечных лучей, поэтому в воздухе так много пигментированных бактерий, кроме того, пигменты участвуют в обмене веществ этих микроорганизмов.

В природе существуют так называемые фосфоресцирующие бактерии, культуры которых светятся в темноте зеленовато-голубоватым или желтоватым светом. Такие бактерии встречаются главным образом в речной или морской воде. К светящимся бактериям - фотобактериям -относятся аэробные бактерии (вибрионы, кокки, палочки).

Выделение чистых культур микроорганизмов

Чистой культурой называют такую культуру, которая содержит микроорганизмы одного вида. Выделение чистых культур бактерий -обязательный этап бактериологического исследования в лабораторной практике, в изучении микробной загрязненности различных объектов окружающей среды, и в целом при любой работе с микроорганизмами.

Исследуемый материал (вода, почва, воздух, пищевые продукты или другие объекты) обычно содержит ассоциации микробов.

Выделение чистой культуры позволяет изучить морфологические, культуральные, биохимические, антигенные и другие признаки, по совокупности которых определяется видовая и типовая принадлежность возбудителя, т. е. производится его идентификация.

Для выделения чистых культур микроорганизмов используют методы, которые можно разделить на несколько групп:
1. Метод Пастера - последовательное разведение исследуемого материала в жидкой питательной среде до концентрации одной клетки в объеме (имеет историческое значение).

2. Метод Коха («пластинчатые разводки») - последовательное разведение исследуемого материала в расплавленном агаре (температура 48-50 С), с последующим разливом в чашки Петри, где агар застывает. Высевы делают, как правило, из трех-четырех последних разведений, где бактерий становится мало и в дальнейшем при росте на чашках Петри появляются изолированные колонии, образующиеся из одной исходной материнской клетки. Из изолированных колоний в глубине агара получают чистую культуру бактерий пересевом на свежие среды.

3. Метод Шукевича - применяется для получения чистой культуры протея и других микроорганизмов, обладающих «ползущим» ростом. Посев исследуемого материала производят в конденсационную воду у основания скошенного агара. Подвижные микробы (протей) способны подниматься вверх по скошенному агару, неподвижные формы остаются расти внизу, на месте посева. Пересевая верхние края культуры, можно получить чистую культуру.

4. Метод Дригальского - широко применяется в бактериологической практике, при этом исследуемый материал разводят в пробирке стерильным физиологическим раствором или бульоном. Одну каплю материала вносят в первую чашку и стерильным стеклянным шпателем распределяют по поверхности среды. Затем этим же шпателем (не прожигая его в пламени горелки) делают такой же посев во второй и третьей чашках.

С каждым посевом бактерий на шпателе остается все меньше и меньше и, при посеве на третью чашку, бактерии будут распределяться по поверхности питательной среды отдельно друг от друга. Через 1-7 суток выдерживания чашек в термостате (в зависимости от скорости роста микроорганизмов) на третьей чашке каждая бактерия дает клон клеток, образуя изолированную колонию, которую пересевают на скошенный агар с целью накопления чистой культуры.

5. Метод Вейнберга. Особые трудности возникают при выделении чистых культур облигатных анаэробов. Если контакт с молекулярным кислородом не вызывает сразу же гибели клеток, то посев производят по методу Дригальского, но после этого чашки сразу помещают в анаэростат. Однако чаще пользуются методом разведения. Сущность его заключается в том, что разведение исследуемого материала проводят в расплавленной и охлажденной до 45-50 оС агаризированной питательной среде.

Делают 6-10 последовательных разведений, затем среду в пробирках быстро охлаждают и заливают поверхность слоем смеси парафина и вазелинового масла, чтобы помешать проникновению воздуха в толщу питательной среды. Иногда питательную среду после посева и перемешивания переносят в стерильные трубки Бурри или капиллярные пипетки Пастера, концы которых запаивают. При удачном разведении в пробирках, трубках Бурри, пипетках Пастера вырастают изолированные колонии анаэробов. Чтобы изолированные колонии хорошо были видны, используют осветленные питательные среды.

Для извлечения изолированных колоний анаэробов пробирку слегка нагревают, вращая ее над пламенем, при этом агар, прилегающий к стенкам, плавится и содержимое пробирки в виде агарового столбика выскальзывает в стерильную чашку Петри. Столбик агара разрезают стерильным пинцетом и извлекают колонии петлей. Извлеченные колонии помещают в жидкую среду, благоприятную для развития выделяемых микроорганизмов. Агаризированную среду из трубки Бурри выдувают, пропуская газ через ватную пробку.

6. Метод Хангейта. Когда хотят получить изолированные колонии бактерий с особенно высокой чувствительностью к кислороду (строгие аэробы) используют метод вращающихся пробирок Хангейта. Для этого расплавленную агаризированную среду засевают бактериями при постоянном токе через пробирку инертного газа, освобожденного от примеси кислорода. Затем пробирку закрывают резиновой пробкой и помещают горизонтально в зажим, вращающий пробирку; среда при этом равномерно распределяется по стенкам пробирки и застывает тонким слоем. Применение тонкого слоя в пробирке, заполненной газовой смесью, позволяет получить изолированные колонии, хорошо видимые невооруженным глазом.

7. Выделение отдельных клеток с помощью микроманипулятора. Микроманипулятор - прибор, позволяющий с помощью специальной микропипетки или микропетли извлекать одну клетку из суспензии. Эту операцию контролируют под микроскопом. На предметном столике микроскопа устанавливают влажную камеру, в которую помещают препарат «висячая капля». В держателях операционных штативов закрепляют микропипетки (микропетли), перемещение которых в поле зрения микроскопа осуществляется с микронной точностью благодаря системе винтов и рычагов. Исследователь, глядя в микроскоп, извлекает отдельные клетки микропипетками и переносит их в пробирки со стерильной жидкой средой для получения клона клеток.

Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик

Культивирование микроорганизмов, помимо состава питательной сре-ды, зависит от физических и химических факторов (температура, кислотность, аэрация, свет и т. д.). При этом количественные показатели каждого из них неодинаковы и определяются особенностями метаболиз-ма каждой группы бактерий. Существуют методы культивирования мик-роорганизмов на твердых и в жидких питательных средах в аэробных, анаэробных и других условиях.

Методы выделения чистых культур аэробных микроорганизмов. Для того, чтобы получить изолированные колонии, при нанесении материал распределяют так, чтобы клетки бактерий были удалены друг от друга. Для получения чистой культуры используют две основные группы методов:

а) мето-ды, основанные на принципе механического разделения микроорганизмов;

б) методы, основанные на биологиче-ских свойствах микроорганизмов.

Методы, основанные на принципе механического разде-ления микроорганизмов

Рассев шпателем по Дригальскому . Берут 3 чашки Петри с питательной средой. На 1-ю чашку петлей или пипеткой наносят кап-лю исследуемого материала и растирают шпателем по всей поверхности питательного агара. Затем шпатель пе-реносят во 2-ю чашку и втирают оставшуюся на шпателе культуру в поверхность питательной среды. Далее шпа-тель переносят в 3-ю чашку и аналогичным образом про-изводят посев. На 1-й чашке вырастает максимальное количество колоний, на 3-й - минимальное. В зависимо-сти от содержания микробных клеток в исследуемом ма-териале на одной из чашек вырастают отдельные коло-нии, пригодные для выделения чистой культуры микро-организма.

Метод Пастера (метод разведений). Из исследуемого материала готовят ряд последовательных, чаще десятикратных серийных разведений в жидкой стерильной среде или физиологическом растворе в пробирках. Далее высевают материал газоном по 0,5 мл из каждой пробирки. Предполагают, что в какой-то из пробирок останется количество микроорганизмов, поддающихся подсчету при высеве на пластинчатые среды. Этот метод дает возможность подсчитать микробное число в исследуемом материале. (Микробное число — количество колоний на последней чашке с ростом микроорганизмов, умноженное на степень разведения материала).

Рассев петлей (посев штрихами). Берут одну чашку Петри с питательным агаром и делят ее на 4 сектора, проводя разграничительные линии на внешней стороне дна чашки. Исследуемый ма-териал петлей вносят в первый сектор и проводят ею па-раллельные линии по всему сектору на расстоянии одна от другой около 5 мм. Этой же петлей, не изменяя ее положения по отношению к агару, проводят такие же линии на других секторах чашки. В том месте, где на агар попало большое количество микробных клеток, рост микроорганизмов будет в виде сплошного штриха. На секторах с небольшим количеством клеток вырастают отдельные колонии. Кроме того, можно наливать разведен-ные растворы смешанной культуры на поверхность твер-дых сред в чашках.

Метод фильтрации. Основан на пропускании исследуемого материала через специальные фильтры с определенным диаметром пор и разделении содержа-щихся микроорганизмов по величине. Этот метод при-меняется главным образом для очистки вирусов от бак-терий, а также при получении фагов и токсинов (в фильтрате — чистый фаг, очищенный токсин).

Методы, основанные на биологических свойствах мик-роорганизмов

Создание оптимальных условий для размножения

• Создание оптимального температурного режима для избирательного подавления размножения сопутствующей микрофлоры при низкой температуре и получения культур психрофильных или термофильных бактерий. Большинство микробов неплохо развиваются при 35-37°С, иерсинии хорошо растут при 22°С, лептоспиры культивируют при 30°С. Термофильные бактерии растут при температурах, лежащих за пределами температурных режимов прочих сопутствующих видов бактерий (так, кампилобактер культивируют при 42°С).
• Создание условий для аэробиоза или анаэробиоза. Большинство микроорганизмов хорошо растут в присутствии атмосферного кислорода. Облигатные анаэробы растут в условиях, исключающих присутствие атмосферного кислорода (возбудители столбняка, ботулизма, бифидумбактерии, бактероиды и др.). Микроаэрофильные микроорганизмы растут только при низком содержании кислорода и повышенном содержании СО2 (кампилобактер, геликобактер).
• Метод обогащения. Исследуемый материал за-севают на элективные питательные среды, способствую-щие росту определенного вида микроорганизмов.

Методы выделения чистых культур микроорганизмов

Метод Пастера (метод предельных разведений). Заключается в том, что из исследуемого материала делают ряд последовательных разведений в жидкой питательной среде. Для этого каплю посевного материала вносят в пробирку со стерильной жидкой средой, из нее каплю переносят в следующую пробирку и так засевают до 8…10 пробирок. С каждым разведением количество микробных клеток, попадающих в среду, будет уменьшаться и можно получить такое разведение, в котором во всей пробирке со средой будет находиться только одна микробная клетка, из которой разовьется чистая культура микроорганизма.

Так как в жидких средах микробы растут диффузно, т.е. легко распределяются во всей среде, то изолировать одну микробную клетку от другой трудно. Таким образом, метод Пастера не всегда обеспечивает получение чистой культуры. Поэтому в настоящее время этот метод используется, главным образом, для предварительного уменьшения концентрации микроорганизмов в материале перед посевом его в плотную среду для получения изолированных колоний.

Методы механического разделения микроорганизмов с использованием плотных питательных сред. К таким методам относятся метод Коха и метод Дригальского.

Метод Коха (метод глубинного посева).

Исследуемый материал вносят бактериологической петлей или пастеровской пипеткой в пробирку с расплавленной плотной питательной средой. Равномерно размешивают содержимое пробирки, вращая ее между ладонями. Каплю разведенного материала переносят во вторую пробирку, из второй – в третью и т.д. Содержимое каждой пробирки, начиная с первой, выливают в стерильные чашки Петри. После застывания среды в чашках, их помещают в термостат для культивирования.

Для выделения анаэробных микроорганизмов по методу Коха необходимо ограничить доступ кислорода к культуре.

С этой целью поверхность глубинного посева в чашке Петри заливают стерильной смесью парафина и вазелина (1:1). Можно также оставлять посевной материал, тщательно перемешанный с агаризованной средой, непосредственно в пробирке.

Ватную пробку при этом заменяют резиновой или заливают поверхность агара смесью парафина и вазелинового масла. Чтобы извлечь выросшие колонии анаэробных микроорганизмов, пробирки слегка нагревают, быстро вращая над пламенем горелки. Агар, прилегающий к стенкам, расплавляется, и столбик легко выскальзывает в подготовленную чашку Петри. Далее столбик с агаром разрезают стерильным скальпелем, колонии извлекают стерильной петлей или стерильной капиллярной рубкой и переносят в жидкую среду.

Метод Дригальского основан на механическом разделении микробных клеток на поверхности плотной питательной среды в чашках Петри.

Каждая микробная клетка, фиксируясь в определенном месте, начинает размножаться, образуя колонию.

Для посева по методу Дригальского используют несколько чашек Петри, залитых плотной питательной средой.

На поверхность среды вносят каплю исследуемого материала.

Затем с помощью стерильного шпателя эту каплю распределяют по всей питательной среде (посев газоном).

Посев также можно проводить штрихом, используя бактериологическую петлю. Этим же шпателем или петлей осуществляют посев во вторую, третью и т.д. чашки. Как правило, в первой чашке после культивирования посева появляется рост микробов в виде сплошного налета, в последующих чашках содержание микроорганизмов снижается и образуются изолированные колонии, из которых отсевом можно легко выделить чистую культуру.

Таким образом, в первых секторах получается сплошной рост, а вдоль последующих штрихов вырастут обособленные колонии, представляющие собой потомство одной клетки.

В целях экономии сред и посуды можно пользоваться одной чашкой, разделив ее на сектора, и последовательно засевать их штрихом (метод истощающего штриха).

Для этого материал берут петлей и проводят ею ряд параллельных штрихов сначала по поверхности первого сектора, а затем последовательно оставшимися на петле клетками засевают все другие сектора.

При каждом последующем штрихе происходит уменьшение количества засеваемых клеток.

Метод выделения чистых культур с помощью химических веществ используется при изолировании культур микроорганизмов, устойчивых к определенным химическим веществам.

Например, с помощью этого метода можно выделить чистую культуру туберкулезных микобактерий, устойчивых к действию кислот, щелочей и спирта. В этом случае исследуемый материал перед посевом заливают 15 % раствором кислоты или антиформином и выдерживают в термостате в течение 3…4 часов.

После воздействия кислоты или щелочи клетки туберкулезной палочки остаются живыми, а все другие микроорганизмы, содержащиеся в исследуемом материале, погибают. После нейтрализации кислоты или щелочи обработанный материал высевают на плотную среду и получают изолированные колонии возбудителя туберкулеза.

Биологические методы выделения чистых культур патогенных микроорганизмов основаны на заражении исследуемым материалом лабораторных животных, восприимчивых к данному виду возбудителя.

Если патогенный микроорганизм содержится в исследуемом объекте, то лабораторное животное заболевает и погибает. После вскрытия павшего животного из внутренних органов делают посевы на специальные среды, на которых вырастают чистые культуры выделяемых микробов.

Предыдущая567891011121314151617181920Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Выделение чистой культуры бактерий

Чистой называют культуру, содержащую микроорганизмы одного вида и полученную как потомство одной клетки. Чистые культуры можно получить из исходной микробной клетки, изолиро-ванной при помощи микроманипулятора, или из изолированных колоний путем их пересева в отдельные пробирки с питательной средой.

Для выделения чистой культуры используют следующие методы.

1. Метод Дригалъского. При этом методе расплавленную питательную среду разливают в 3 чашки Петри. В первую чашку вносят одну каплю исследуемого материала и сте-рильным шпателем распределяют его по поверхности питательной среды. Затем шпатель переносят во вторую и далее в третью чашки, втирая в поверхность питательных сред оставшийся на нем материал.

При посеве этим методом на второй и на третьей чашках вырастают изолированные колонии. Полученные отдельные колонии пересевают в пробирки с питательной средой для получения чистой культуры микроорганизма.

2. Метод параллельных штрихов. При этом способе материал с помощью бактериологической петли распределяют по поверхности агара параллельными штрихами в одном направлении.

Затем, повернув чашку на 90°, проводят штрихи в направлении, перпендикулярном первым штрихам. При таком способе посева материал, находящийся в петле, расходу-ется постепенно, и по линиям штрихов, нанесенных в конце посева, вырастают изолированные колонии микробов.

3. Метод Коха (метод рассева в глубине среды). При этом методе в пробирку с агаром, расплавленным и остуженным до 43-45°С, вносят одну бактериологическую петлю исследуемого материала и тщательно перемешивают.

После этого из этой пробирки одну петлю материала переносят во вторую пробирку, а затем из нее – в третью пробирку. Приготовленные разведения бактерий выливают из пробирок в стериль-ные чашки Петри. После застывания среды чашки помещают в термостат. Количество колоний в чашках с питательной средой уменьшается по мере разведения материала.

Контрольные вопросы по теме занятия:

1. Характер роста бактерий в жидких, на полужидких и плотных питательных средах.

Характеристика колоний микроорганизмов.

3. Пигменты бактерий и их роль для микроорганизмов.

4. методы выделения чистых культур бактерий.

Литература для подготовки к занятию:

Основная литература:

1. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. Под ред. А.А.

Воробьева. М., 2004.

Дополнительная литература:

1. Л.Б. Борисов. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. М., 2002.

2. О.К. Поздеев. Медицинская микробиология.

М., ГЭОТАР-МЕДИА, 2005.

3. Медицинская микробиология. Справочник. Под ред. В.И. Покровского и О.К. Поздеева. М., ГЭОТАР-МЕД, 1998.

ЗАНЯТИЕ 5

ТЕМА ЗАНЯТИЯ : Ферменты бактерий. Изучение ферментативной активности микроорганизмов. Дыхание бактерий. Методы культивирования и выделения чистой культуры анаэробов.

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ : Ознакомиться с ферментами бактерий.

Изучить методы определения ферментативной активности микроорганизмов. Ознакомиться с процессами дыхания бактерий. Изучить методы культивирования и выделения чистой культуры анаэробов.

ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ :

1. Ознакомиться с ферментами бактерий.

Изучить методы определения ферментативной активности микроорганизмов.

3. Ознакомиться с процессами дыхания бактерий.

4. Изучить методы культивирования и выделения чистой культуры анаэробов.

Ферменты бактерий

Все биохимические процессы в клетке микро-организмов, связанные с метаболизмом, ростом и размножением, совершаются при участии ферментов (энзимов).

Ферменты синтезируются самой микробной клеткой, и имеют сложное строение. Они представляют собой либо только белок с высокой молекулярной массой (трипсин, пепсин и др.), либо состоят из белка (апофермента), связанного с кофактором (коферментом). Кофермент может быть низкомолекулярным неорганическим (металл) или органическим ве-ществом.

Классификация ферментов основана на типах реакций, которые они катализируют.

Все ферменты делятся на шесть классов:

1). Оксидоредуктазы — ферменты переноса электронов. Эти ферменты катализируют окис-лительно-восстановительные реакции. К ним отно-сятся дегидрогеназы (НАД, НАДФ, ФАД), каталаза, цитохромы.

Трансферазы — ферменты переноса групп между молекулами от одних соединений к другим. К ним относятся ацетилтрансфераза, фосфотрансфераза, аминотрансфераза.

3). Гидролазы — ферменты переноса функциональных групп с участием воды. К этому классу ферментов относятся пептидгидролазы, глюкозидаза, амилазы, эстеразы, липаза, фосфатаза.

4). Лиазы — ферменты, отщепляющие или присоединяющие без участия воды различные соединения с двойной связью.

К этим ферментам относятся пируватдекарбоксилаза, альдолаза.

5). Изомеразы — ферменты, переносящие группы внутри молекул с образованием изомерных форм. К этим ферментам относятся триизофосфатизомераза, глюкозофосфатизомераза.

Лигазы (синтетазы) — ферменты, объединяющие две молекулы с одновременным разрывом фосфатных связей с использованием энергии АТФ. К лигазам относятся ферменты, катализирующие синтез сложных органических веществ из простых соединений (аспарагинсинтетаза, кокарбоксилазы).

Активность ферментов измеряют в международных еди-ницах (ME). 1 ME соответствует количеству ферментов, пре-вращающему один микромоль субстрата в 1 минуту в стандарт-ных условиях.

У бактерий различают эндоферменты и экзоферменты.

Эндоферменты находятся внутри бактериальной клетки, катализиру-ют внутриклеточные процессы обмена веществ. Экзоферменты выделяются во вне-шнюю среду и выполняют функцию расщепления сложных питательных веществ.

Ферменты агрессии. У патогенных бактерий имеется особая группа экзоферментов, которые называются ферментами агрессии . Они выполняют функции облегчения проникновения и распространения бактерий в тканях организма хозяина и ослабления его защитных свойств.

К ферментам агрессии относятся: гиалуронидаза, нейраминидаза, коллагеназа, протеазы, фибринолизин, гемолизин, лейкоцидин.

Конститутивные и индуцибельные ферменты. Ферменты, которые синтезируются клеткой с постоянной скоростью, независимо от наличия субстрата в среде называются конститутивными . Индуцибельные (адаптивные) ферменты образуются только в присутствии соответствующего субстрата в сре-де.

Например, фермент бета-галактозидаза начинает синтезироваться только при добавлении в питательную среду углевода лактозы, которую этот фермент расщепляет с образованием глюкозы и галактозы.

Методы определения ферментативной активности микробов

Обязательным условием идентификации выделенной чистой культуры бактерий является определение ферментативной активности в отношении углеводов и белков (биохимический «паспорт» вида).

Для выявления ферментов, расщепляющих углеводы (сахаролитические ферменты) используют дифференциально-диагностические среды Гисса.

В состав сред Гисса входит пептонная вода, индикатор рН, поплавок для улавливания газа и один из углеводов (глюкоза, лактоза, мальтоза, маннит, сахароза, крахмал и т.д.). Если бактерии расщепляют углевод, то образуется кислота и при этом меняется цвет среды за счет находящегося в ней индикатора рН. Большинство патогенных бактерий расщепляют углеводы с образованием только кислоты; некоторые виды ферментируют углеводы с образование кислоты и газа (СО2).

При этом меняется цвет среды и в поплавке появляется пузырек газа.

Протеолитическая активность бактерий. Показателями глубокого расщепления белка является образование индола, аммиака, сероводорода. Для выявления этих газообразных веществ делают посевы чистой культуры бактерий на мясо-пептонный бульон или пептонную воду в пробирки со специальными бумажными индикаторами.

При наличии продуктов расщепления меняется цвет соответствующего индикатора.

Протеолитическую активность бактерий определяют также путем посева чистой культуры уколом в столбик желатина по наличию и характеру разжижения среды, например, в виде перевернутой елочки, гвоздя, воронки и т.д.

Энергетический метаболизм

Это совокупность биохимических реакций, результатом которых является образование (накопление энергии) и расщепление (расход энергии) макроэргических связей в молекулах АТФ.

У бактерий АТФ может синтезироваться в результате процессов брожения и дыхания.

Брожение. Более древний, низкоэффективный способ получения энергии, при котором в результате расщепления молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. Конечными продуктами брожения являются СО2, вода, спирты и органические кислоты.

Процесс происходит без участия кислорода.

Дыханием называют процесс окислительного фосфорилирования углеводов с образованием молекул АТФ, СО2 и воды. При распаде одной молекулы глюкозы высвобождаются 12 электронов, которые проходят через цепь дыхательных ферментов, отдавая энергию для синтеза 36 молекул АТФ. Освобождение дыхательной цепи от электронов осуществляют вещества, называемые акцепторами электронов .

К таким веществам относится кислород, сульфаты, нитраты, карбонаты. Если конечным акцептором электронов служит мо-лекулярный кислород, дыхание называют аэробным . В случае конечной акцепции электронов другими соединениями дыхание называют анаэробным .

По типу дыхания бактерии классифицируют на че-тыре основные группы:

1. Облигатные (строгие) аэробы растут при свободном доступе кислорода (возбудитель ту-беркулеза).

Микроаэрофилы растут при низкой (до 1%) концентрации кислорода и повышенной концентрации углекислого газа (гемофильная палочка).

Факультативные анаэробы могут расти как в присутствии кислорода, так и в анаэробных условиях (кишечная палочка).

4. Облигатные (строгие) анаэробы могут расти только при пол-ном отсутствии кислорода в окружающей среде (возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены).

Читайте также:

Выделение чистых культур микроорганизмов

Чистой культурой называют такую культуру, которая содержит микроорганизмы одного вида. Выделение чистых культур бактерий – обязательный этап бактериологического исследования в лабораторной диагностике инфекционных болезней, в изучении микробной загрязненности различных объектов окружающей среды, и, в целом, при любой работе с микроорганизмами.

Исследуемый материал (гной, мокрота, фекалии, кровь и другой материал от больных; вода, почва, воздух, пищевые продукты, трупы животных и человека, переносчики) обычно содержит ассоциации микробов.

Выделение чистой культуры позволяет изучить морфологические, культуральные, биохимические, антигенные и другие признаки, по совокупности которых определяется видовая и типовая принадлежность возбудителя, то есть производится его идентификация.

Для выделения чистых культур микроорганизмов используют методы, которые можно разделить на несколько групп.

Метод Пастера – последовательное разведение исследуемого материала в жидкой питательной среде до концентрации одной клетки в объеме (имеет историческое значение).

2. Метод Коха («пластинчатые разводки») – последовательное разведение исследуемого материала в расплавленном агаре (температура 48-500С), с последующим разливом в чашки Петри, где агар застывает.

Высевы делают, как правило, из трех-четырех последних разведений, где бактерий становится мало и, в дальнейшем, при росте на чашках Петри появляются изолированные колонии, образующиеся из одной исходной материнской клетки. Из изолированных колоний в глубине агара получают чистую культуру бактерий пересевом на свежие среды.

Метод Шукевича – применяется для получения чистой культуры протея и других микроорганизмов обладающих «ползущим» ростом. Посев исследуемого материала производят в конденсационную воду у основания скошенного агара. Подвижные микробы (протей) способны подниматься вверх по скошенному агару, неподвижные формы остаются расти внизу на месте посева.

Пересевая верхние края культуры можно получить чистую культуру.

4. Метод Дригальского – широко применяется в бактериологической практике, при этом исследуемый материал разводят в пробирке стерильным физиологическим раствором или бульоном.

Одну каплю материала вносят в первую чашку и стерильным стеклянным шпателем распределяют по поверхности среды. Затем этим же шпателем (не прожигая его в пламени горелки) делают такой же посев во второй и третьей чашках. С каждым посевом бактерий на шпателе остается все меньше и меньше и, при посеве на третью чашку, бактерии будут распределяться по поверхности питательной среды отдельно друг от друга.

Через 1-7 сут выдерживания чашек в термостате (в зависимости от скорости роста микроорганизмов) на третьей чашке каждая бактерия дает клон клеток, образуя изолированную колонию, которую пересевают на скошенный агар с целью накопления чистой культуры.

5. Метод Вейнберга. Особые трудности возникают при выделении чистых культур облигатных анаэробов.

Если контакт с молекулярным кислородом не вызывает сразу же гибели клеток, то посев производят по методу Дригальского, но после этого чашки сразу помещают в анаэростат. Однако чаще пользуются методом разведения. Сущность его заключается в том, что разведения исследуемого материала проводят в расплавленной и охлажденной до 45-500С агаризированной питательной среде. Делают 6-10 последовательных разведений, затем среду в пробирках быстро охлаждают и заливают поверхность слоем смеси парафина и вазелинового масла, чтобы помешать проникновению воздуха в толщу питательной среды.

Иногда питательную среду после посева и перемешивания переносят в стерильные трубки Бурри или капиллярные пипетки Пастера, концы которых запаивают. При удачном разведении в пробирках, трубках Бурри, пипетках Пастера вырастают изолированные колонии анаэробов.

Чтобы изолированные колонии хорошо были видны, используют осветленные питательные среды. Для извлечения изолированных колоний анаэробов, пробирку слегка нагревают, вращая ее над пламенем, при этом агар, прилегающий к стенкам, плавится и содержимое пробирки в виде агарового столбика выскальзывает в стерильную чашку Петри.

Столбик агара разрезают стерильным пинцетом и извлекают колонии петлей. Извлеченные колонии помещают в жидкую среду, благоприятную для развития выделяемых микроорганизмов (например, среду Китта-Тароцци). Агаризированную среду из трубки Бурри выдувают, пропуская газ через ватную пробку.

6. Метод Хангейта – когда хотят получить изолированные колонии бактерий с особенно высокой чувствительностью к кислороду (строгие аэробы) используют метод вращающихся пробирок Хангейта.

Для этого расплавленную агаризированную среду засевают бактериями при постоянном токе через пробирку инертного газа, освобожденного от примеси кислорода. Затем пробирку закрывают резиновой пробкой и помещают горизонтально в зажим, вращающий пробирку, среда при этом равномерно распределяется по стенкам пробирки и застывает тонким слоем. Применение тонкого слоя в пробирке, заполненной газовой смесью, позволяет получить изолированные колонии, хорошо видимые невооруженным глазом.

Выделение отдельных клеток с помощью микроманипулятора . Микроманипулятор – прибор, позволяющий с помощью специальной микропипетки или микропетли извлекать одну клетку из суспензии. Эту операцию контролируют под микроскопом. На предметном столике микроскопа устанавливают влажную камеру, в которую помещают препарат «висячая капля».

В держателях операционных штативов закрепляют микропипетки (микропетли), перемещение которых в поле зрения микроскопа осуществляется с микронной точностью благодаря системе винтов и рычагов.

Исследователь, глядя в микроскоп, извлекает отдельные клетки микропипетками и переносит их в пробирки со стерильной жидкой средой для получения клона клеток.

Предыдущая17181920212223242526272829303132Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Методы выделения чистых культур аэробных бактерий

а) Метод Пастера – имеет историческое значение, предусматривает последовательное разведение исследуемого материала в жидкой питательной среде методом переката

б) Метод Коха – метод пластинчатых разводок – основан на последовательном разведении исследуемого материала мясо-пептонным агаром с последующей разливкой пробирок с разведенным материалом в чашки Петри

в) Метод Дригальского – при посеве материала, обильно обсемененного микрофлорой, используют 2–3 чашки для последовательного посева шпателем.

г) Посев петлей параллельными штрихами .

Биологические методы основаны на биологических свойствах возбудителей.

а) Биологический – заражение высокочувствительных животных, где микробы быстро размножаются и накапливаются.

В одних случаях, этот метод является единственным, позволяющим вы-делить культуру возбудителя от больного человека (например, при туляремии),в других случаях – он более чувствителен (например, выделение пневмококка на белых мышах или воз-будителя туберкулеза на морских свинках).

б) Химический – основан на кислотоустойчивости микобактерий. Для освобождения материала от сопутствующей флоры, его
обрабатывают раствором кислоты.

Вырастут только туберкулезные палочки, так как кислотоподатливые микробы погибли под действием кислоты.

в) Физический метод основан на устойчивости спор к нагреванию. Для выделения культуры спорообразующих бактерий из
смеси материал прогревают при 80°С и засевают на питательную среду. Вырастут только споровые бактерии, так как споры их остались живыми и дали рост.

г) Метод Щукевича – основан на высокой подвижности вуль-гарного протея, способного давать ползучий рост.

Методика пересева из колоний на скошенный агар и МПБ:

а) Пересев из колоний на скошенный агар

Приоткрывают крышку чашки, прокаленной остуженной петлей снимают часть отдельной колонии, открывают пробирку со стерильным скошенным агаром, держа ее в левой руке в наклонном положении, так, чтобы можно было наблюдать поверхность среды.

Переносят петлю с культурой в пробирку, не прикасаясь к стенкам, растирают по питательной среде, скользя по поверхности от одного края пробирки к другому, поднимая штрихи до верхушки среды – посев штрихом. Пробирку закрывают и, не выпуская из рук, подписывают название посеянного микроба и дату посева.

б) Пересев из колонии на мясо-пептонный бульон

Техника пересева на МПБ в основном такая же, как и при посеве на плотную среду.

При посеве на МПБ петлю с находящимся на ней материалом погружают в среду. Если материал вязкий и с петли не снимается, его растирают на стенке сосуда, а затем смывают жидкой средой. Жидкий материал, набираемый стерильной пастеровской или градуированной пипеткой, вливают в питательную среду.

В результате самостоятельной работы студент должен знать:

Методы выделения чистой культуры микроорганизмов

2. Методы культивирования микроорганизмов

Уметь:

1. Навыки соблюдения правил противоэпидемического режима и техники безопасности

Обеззараживать материал, проводить обработку рук

3. Приготовить препараты из колоний бактерий

4. Микроскопировать колоний

5. Окрашивать по Граму микроорганизмы

ЗАНЯТИЕ 8

ТЕМА.

Методы выделения чистых культур (продолжение). Ферментативная активность бактерий и методы ее изучения.