Условия роста

При удовлетворении всех потребностей в питательных веществах рост м/организмов зависит от определенных условий:

рН среды ;

температуры;

осмотического давления.

Решающее значение для роста м/организмов имеет РН Среды. Большинство м/организмов лучше растет, когда концентрации Н ОН одинаковы (РН - 7,0). Грибы предпочитают более низкие значения РН.

К температуре различные микроорганизмы относятся по-разному. Большинство почвенных и водных бактерий лучше растут от 20 до 45 С-мезофилы. А спорообразующие бактерии лучше растут при температуре выше 45 С- термофильные. Термофилы обитают в горячих источниках, гейзерах Камчатки, самонагревающихся скоплениях различных органических материалов ( в зерне, сене, навозе, кампосте), в продуктах прошедших тепловую обработку. Другую крайность представляют психрофильные бактерии, которые растут при температуре ниже 20 С (железобактерии).

Психрофилы встечаются в полярных зонах, в северных морях, снегах Арктики, на охлажденных продуктах. Термотолерантными называют бактерии, которые могут расти в области средних температур, но могут переносить и более высокие температуры (мин-37 С, мах-50 С).

К осмотическому давлению питательной Среды большинство бактерий проявляет большую устойчивость. Многие бактерии могут расти на средах с содержанием солей от 0,1 до 10%.

Всем аэробным бактериям в качестве акцептора необходим кислород. Для бактерий, которые растут в тонких слоях жидкости в присутствии воздуха кислорода достаточно. В жидких средах при большом объеме жидкости аэробные бактерии могут расти только на поверхности. Для этого требуется аэрация. М/организмы способны использовать тоьлко растворенный кислород.

Для роста строго анаэробных бактерий исключается доступ кислорода воздуха. В технике применяют: прокипяченные, лишенные воздуха питательные Среды, закрытые без пузырьков сосуды, применение различных веществ, поглощающих кислород и др.

Рост бактерий в статической культуре. Кривая роста.

При внесении бактерий в питательную среду они обычно растут до тех пор, пока содержание какого-нибудь из необходимых им компонентов Среды не достигнет минимума, после чего рост прекращается. Если на протяжении всего времени не прибавлять питательных веществ и не удалять продуктов обмена, то получится статическая бактериальная культура.

Кривая, которая описывает зависимость логарифмов числа клеток от времени – называется кривой роста. Кривая роста имеет S-образную форму. Различают несколько фаз роста, которые сменяют друг друга в определенной последовательности.

Начальная фаза (лаг фаза) охватывает промежуток времени между началом роста и достижением максимальной скорости роста. Продолжительность этой фазы зависит от предварительного культивирования, от возраста м/организма, и на сколько пригодна для роста данная питательная среда. В этот период в бактериальных клетках содержание РНК увеличивается в 8-12 раз. Это указывает на участие РНК и рибосом в синтезе необходимых ферментных белков.

Экспоненциальная (логарифмическая_ фаза роста характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток. Эта скорость деления во время этой фазы зависит от вида бактерий и от Среды. Одни представители делятся через каждые 15 мин. при температуре 37 С, другие 6-150 мин., даже 5-10 часов. Величина клеток и содержание белка в клетках остаются постоянными.

В вязи с тем что в этой фазе скорость деления клеток относительно постоянна, эта фаза наиболее удобна для определения скорости деления бактерий и для изучения влияния факторов внешней среды на данный вид.

Стационарная фаза наступает тогда, когда число клеток перестает увеличиваться. Скорость роста зависит от концентрации субстрата. Поэтому при уменьшении этой концентрации Наблюдается снижение скорости роста, Переход от экспоненциальной к стационарной фазе роста происходит постепенно. Скорость роста может снижаться и за счет большой плотности бактериальной популяции или из-за накопления токсичных продуктов обмена. В стационарной фазе могут происходить такие процессы, как использование запасных веществ, синтез ферментов, быстро гибнут очень чувствительные клетки. Количество биомассы, достигнутое в стационарной фазе, называют выходом или урожаем.

Рост в непрерывной культуре.

В статической культуре условия все время изменяются: плотность популяции бактерий увеличивается, а коцентрация субстрата уменьшается.

Для многих физиологических исследований представляется дать возможность клеткам длительное время находится в фазе экспоненциального роста при постоянной концентрации субстрата и неизменных прочих условиях.

Добиться того положения можно, многократно перенося клетки на новую питательную среду. Той же цели можно добиться, если в сосуд, содержащий популяцию растущих клеток, непрерывно вводить новый питательный раствор и одновременно удалять из него соответствующее количество бактериальной суспензии. Такой метод положен в основу непрерывного культивирования в хемостатах и турбидостатах.

Хемостат состоит из сосуда-культиватора, в который из особого резервуара поступает с постоянной скоростью питательный раствор. Благодаря аэрации и механическому перемешиванию в культиваторе создаются оптимальные условия для снабжения кислородом и быстрого распределения питательных веществ. По мере поступления в сосуд питательного раствора из сосуда вытекает бактериальная суспензия.

Работа турбидостата основывается на поддержании постоянной плотности бактериальной суспензии или постоянной мутности. Фотоэлемент, который измеряет мутность, регулирует через систему реле поступление питательного раствора. В сосуде для культивирования все питательные вещества содержатся в избытке и скорость роста бактерий приближается к максимальной.

Основные различия между статической и непрерывной культурой.

1. Статическую культуру можно рассматривать как закрытую систему, которая в своем развитии проходит все фазы роста. Каждый из этих периодов характеризуется определенными условиями. Автоматическое регулирование в статической культуре невозможно.

2. Непрерывная культура представляет собой открытую систему, которая стремится к равновесию.

Задание : Факторы внешней среды:

1.Физические факторы: влажность, , концентрация растворенных веществ., температура, лучистая энергия.

2. Химические факторы: реакция среды РН, ядовитые вещества

3. Биологические факторы: антибиотики, фитонциды

Питательные среды

Выращивание (культивирование) микроорганизмов используется в лабораторных и производственных условиях для выделения, накопления и сохранения микроорганизмов.

Для культивирования микроорганизмов используют специальные питательные среды, которые должны содержать необходимые питательные вещества и являться оптимальной средой обитания микроорганизмов.

В состав питательной среды обязательно входят 5 основных элементов ( С, Н₂, О₂, N) и зольные элементы, микроэлементы, количество воды не менее 60%.

Универсальных сред, пригодных в равной степени для всех микроорганизмов, не существует. В закономерности от особенностей обменных процессов (фотосинтез, способы получения энергии) отдельным видам микроорганизмам требуются различные составы питательных веществ.

По составу питательные среды подразделяются на 2 группы:

- естественные

- искусственные.

Естественными называются среды, которые состоят из натуральных пищевых продуктов (молоко, яйца, мясо). Большинство из них применяют в виде экстратов или настоев. Эти среды имеют сложный, непостоянный химический состав и мало пригодны для изучения физиологии обмена веществ микроорганизмов. Они используются главным образом для поддержания культур микроорганизмов, накопления их биомассы и диагностических целей.

Примерами служат мясопептонный бульон, почвенная вытяжка, картофельная среда.

Искусственные среды (синтетические среды) - это среды, в состав которых входят только определенные, химически чистые соединения, взятые в точно указанных концентрациях. Синтетические среды удобны для использования обмена веществ микроорганизмов. Зная точный состав и количество входящих в среду компонентов, можно изучить их потребление и превращение.

Для разработки синтетических сред необходимо знать потребности микроорганизмов в источниках питания и основные особенности их обмена веществ.

В большинстве случаев синтетические среды готовят на водопроводной воде и микроэлементы не добавляют.

К ним можно отнести: гидролизат козеина, дрожжевой автолизат, кукурузный экстракт.

По назначению различают элективные и дифференциально-диагностические среды.

Элективные среды обеспечивают развитие одного вида или группы микроорганизмов и непригодны для развития других. Элективные среды применяют главным образом для выделения микроорганизмов из мест их естественного местообитания или для получения накопительных культур.

Дифференциально-диагностические (индикаторные) среды позволяют достаточно быстро отличить одни виды микроорганизмов от других. Состав этих сред подбирают с таким расчетом, чтобы позволить четко выявить наиболее характерные свойства определенного вида.

Индикаторные среды применяются в клинической бактериологии, при генетических исследованиях.

По физическому состоянию различают: жидкие, плотные, сыпучие среды.

Жидкие среды широко применяют для выяснения физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов, для накопления биомассы.

Плотные среды используют для выделения чистых культур (получение изолированных колоний) для хранения культур, количественного учета микроорганизмов.

Сыпучие среды применяют в промышленной микробиологии. К ним относятся: отруби, кварцевый песок, разваренное пшено.

Для уплотнения сред применяют агар-агар, желатину и кремнекислый гель.

Агар-агар - сложный полисахарид, получаемый из морских водорослей. Агар-агар удобен тем, что большинство микроорганизмов не использует его в качестве питательного субстрата. в воде агар-агар образует гели которые плавятся при 100⁰С, а затвердевает при 40⁰С. Поэтому на агаризованных средах можно культивировать микроорганизмы при любой подходящей для их роста температуре.

Выделение чистых культур м/организмов. Количественный учет м/организмов

Чистой культурой м/организмов называют культуру одного вида, выращенного как потомство одной клетки. Методы выделения чистых культур м/организмов основаны на изоляции одной микробной клетки от массы м/организмов и последующем выращивании потомства этой клетки на питательных средах изолированно от других видов.

Наиболее распространенным способом выделения чистых культур является посев смеси микробов на плотные питательные смеси с целью получения отдельных колоний культур, которые считают результатом развития одной клетки. Для посева чаще используют агаризованные Среды в чашках Петри. Основной задачей метода является разведении концентрации м/организмов в исследуемом материале с таким расчетом , чтобы при посеве его на питательную среду выросли изолированные колонии. Существуют два основных метода разведения исследуемого материала: 1) на поверхности плотной питательной Среды; 2) предварительное разведение материала в физиологическом растворе.

Метод на поверхности плотной Среды используется для выделения чистых культур аэробныхи факультативно анаэробных м/организмов. С этой целью для посева берут ряд чашек Петри с плотной средой. В первую чашку наносят мсследуемый материал и распределяют его по поверности шпателем. Затем производят посев последовательно на поверхность Среды в остальных чашках. Количество материала,внесенного в среду, при этом последовательно убывает. Метод предварительного разведения используется для выделения чистых культур м/организмов как аэробных, так и анаэробных. Готовят разведение материалав 10-100 раз и более и производят посев разведений, пользуясь поверхностным или глубинным методом.

Выделение чистых культур строгих анаэробов требует условий выращивания без доступа кислорода.

1. Морфологические свойства – форма клеток, размеры, подвижность, способность к образованию спор, возраст культуры и др.

2. Культурные свойства м/организмов устанавливают по особенностям роста на питательных средах. на жидкихпитательных средах отмечают: характер распределения культуры в жидкости (равномерное, придонное или поверхностное), мутность сред, вид плеки, осадка. На плотных питательных средах исследуют характер колоний. Различают поверхностные и глубинные колонии. Отмечают форму, профиль, блеск и цвет.

3. Физиологические свойства м/организмов обусловлены ферментативной активностью: отношение к кислороду (тип дыхания), тип роста ( рост у дна пробирки, рост шляпкой вверх, рост равномерный по всей длине укола).

4. Протеалитические свойства (способность расщеплять белковые вещества) определяют по выделению из питательной Среды газо-продуктов расщепления белка.

Чтобы определить общее количество м/организмов в различных субстратах, выявить и учесть численность представителей отдельных групп и видов м/организмов применяют методы:

1) прямой подсчет клеток под микроскопом (в счетных камерах, на фиксированных окрашенных мазках)

2) выделение и учет высевом на плотные среды

3) выделение и учет высевом на жидкие Среды (метод пред-ых разведений)

Методы прямого подсчета клеток под микроскопом дают возможность учесть численность м/организмов в субстрате полностью. Но при этом определяются всеживые и мертвые клетки. И подсчет может быть не точным. Этот метод не дает представления какие процессы происходят в субстрате. Методами высева на плотные и жидкие Среды учитываются только жизнеспособные клетки м/организмов.