Особенности и принципы выделения чистых культур бактерий

Свойства микроорганизмов, учитываемые при выделении культуры

Принципы биологического разъединения бактерий подразумевают учет особенностей жизнедеятельности микробов с целью выбрать наиболее оптимальные методы исследования. Выбранные методы должны соответствовать возбудителю по определенным параметрам.

1. Тип дыхания. Среди бактерий выделяют группы аэробных и анаэробных представителей. Для получения анаэробных микробов материал для исследования прогревают. Следующий этап – культивирование микроба в анаэробных условиях. Методики получения аэробных и анаэробных бактерий различны.
2. Спорообразование. Способность некоторых бактерий к спорообразованию обеспечивает защиту и сохранность микроорганизмов.
3. Устойчивость бактерий к агрессивному воздействию щелочей и кислот. Устойчивость некоторых видов бактерий к данным веществам обеспечивает максимальное очищение исследуемого материала от примеси других бактерий с применением растворов щелочи либо кислоты.
4. Подвижность бактериальных организмов. Для отделения чистой культуры подвижных микроорганизмов используются методы отделения культур микробов в капле конденсата.
5. Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам, некоторым химическим веществам и другим антимикробным средствам. Для некоторых возбудителей наиболее предпочтительны методы выделения культур с применением селективных (специфических) питательных сред.
6. Антибиотики. Очищают материал от дополнительных микроорганизмов.
7. Способность бактерий проникать сквозь неповрежденные кожные покровы. Это свойство присуще некоторым разновидностям, которые обладают факторами агрессии.
8. Чувствительность животных к некоторым болезням инфекционного генеза.

Особенности бактериального посева мочи

Анализ, подразумевающий бактериальный посев мочи, предназначается для выявления, идентификации различных микроорганизмов, а также позволяет определить точную их концентрацию. Чтобы провести данную процедуру, мочу, которая является в данном случае основным биоматериалом, помещают в специальную среду питания, которая окажется для нее максимально благоприятной. Если после этого микроорганизмы не начнут расти, результат анализа является отрицательным.

Если же после проведения такого анализа концентрация микроорганизмов в моче окажется достаточно высокой для их размножения, то его результат, бесспорно, положителен.

Методики проведения оценки возбудителя

Для получения чистых культур бактериальных клеток применяется ряд методов. Каждый из них применяется в той или иной ситуации и имеет последовательные четкие этапы получения колоний возбудителя заболевания. Рассмотрим наиболее популярные.

Методика Пастера

Представляет собой разведение чистых культур в среде для бактериального роста (жидкой консистенции) до получения концентрации с 1 клеткой на объем жидкости. Данный метод выделения имеет важнейшее историческое значение.

Методика Коха

Известна также как методика «пластинчатых разводок». Представляет собой разведение материала для исследования в агаре (в расплавленном состоянии с температурой 48-50°С). Далее полученный состав разливают по чашкам Петри, где он должен застыть.

Посевы обычно проводят с 3-4 последних разведений, так как бактерий там уже мало. Таким образом, при росте микробов на питательной среде проявляются обособленные колонии микроорганизмов, которые рождаются из единственной материнской клетки. Затем из глубины агара можно выбрать изолированную колонию, и пересеять ее на свежую питательную среду. Следующий этап – идентификация и выделение возбудителя.

Методика Шукевича

Используется при необходимости выделить чистую культуру аэробов протея либо каких-либо других микробов, характеризующихся «ползучим» ростом. Сеют культуры на воду, конденсированную у основания скошенного агара.

Методика Дригальского

Способ Дригальского довольно широко используется в исследовании биологического материала путем разведения культур в пробирке с бульоном либо с физиологическим раствором.

Следующий этап: одну каплю полученного раствора при помощи стерильного шпателя из стекла распределяют равномерно по поверхности среды питания в 1-ой чашке. Потом, не прожигая шпатель на огне, делают им же посев на 2-ой и 3-ей чаше. Суть метода Дригальского заключается в том, что с каждым последующим посевом культур концентрация бактерий (аэробов) все меньше. На 3-ей чашке они распределяются довольно обособленно, каждая бактериальная клетка при этом дает клональные клетки (в виде изолированной колонии). Их пересевают на скошенный агар для накопления возбудителей.

Методика Вейнберга

Определенные затруднения вызывает выделение чистых культур анаэробных возбудителей, если микроорганизмы не гибнут при контакте с кислородными молекулами. Суть методики заключается в выведении анаэробных микробов (в составе материала) в слегка остывшей (45-50°С) расплавленной среде питания (агарозированной). Проводят 6-10 разведений. Затем идет следующий этап: необходимо быстро охладить состав в пробирке и залить ее поверхность смесью из масла вазелина и парафина, что препятствует проникновению воздуха и способствует развитию анаэробных условий.

При благоприятном посеве прорастают изолированные колонии на второй день, которые можно извлечь из пробирки путем ее нагревания при помощи горелки. Из разрезанного агарового столбика петлей набирают культуры для дальнейшего исследования. Полученные колонии размещают в жидкую питательную среду, на чем этапы выделения колонии анаэробных возбудителей можно завершить.

Методика Хангейта

Ее часто применяют для выделения аэробных микробов, обладающих высокой кислородочувствительностью. В проведении такого выделения культуры аэробов применяется методика вращения пробирок.

Методы засевания аэробных бактерий предполагают выведение их на агаризированной расплавленной среде. Наличие инертного газа в пробирке дает возможность вырастить изолированные колонны аэробных бактерий таким образом, что выделенные культуры аэробов хорошо можно увидеть даже невооруженным глазом на 2-3 день.

Микроманипулятор

Это методика выделения отдельных бактериальных клеток путем применения микроманипулятора. Микроманипулятор представляет собой специальный прибор, которым можно выловить из суспензии одну клетку, а также обеспечить возможность посева культуры в пробирку.

Дальнейшая идентификация возбудителя проводится с учетом всех перечисленных свойств возбудителя (аэробов и анаэробов), а также особенностей их взаимодействия с различными веществами.

Метод Дригальского: этапы выделения чистой культуры и ее идентификации

Методы выделения чистых культур аэробных бактерий

Механического разобщения Биологические

Метод Пастера Метод Коха Биологический Физический

(имеет историческое (пластинчатых

значение) разводок) Химический Метод Щукевича

Современные

Посев петлей Посев шпателем

(Метод Дригальского)

Методы выделения чистых культур (схема 11):

Методы механического разобщения основаны на разъединении микробов путем последовательного растирания исследуемого материа­ла по поверхности агара.

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 вы­делить культуру возбудителя от больного человека (например, при туляремии),в других случаях – он более чувствителен (например, выделение пневмококка на белых мышах или воз­будителя 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 вуль­гарного 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.

Коварная кишечная палочка

Наглядным примером использования бактериальных культур в медицине может стать кишечная палочка. С одной стороны, микроорганизмы группы кишечной палочки постоянно присутствуют в организме человека и животных, т.е. являются частью нормальной микрофлоры кишечника. С другой стороны, некоторые штаммы могут не только представлять опасность для здоровья, но и привести к смертельному исходу у людей с ослабленным иммунитетом (старики, маленькие дети).

Безвредные штаммы кишечной палочки, обитающие в организме хозяина, синтезируют необходимые витамины и «сражаются» с патогенными бактериями, попадающими в кишечник, отбирая у них пищу и жизненное пространство. Однако та же кишечная палочка отвечает за развитие:

• тяжелых пищевых отравлений;
• диареи;
• перитонита (при попадании в брюшную полость через разрыв в кишечнике);
• бактериального простатита;
• менингита у новорожденных и т.д.

Важной задачей является определение типа кишечной палочки и количества этих бактерий в организме человека. Для этого берутся анализы мочи, кала, мазок из влагалища, гноя, рвотных масс

Затем проводят выделение чистой культуры бактерий. Определить патогенность (опасность для здоровья) колонии микроорганизмов по внешнему виду достаточно сложно, ведь в нормальной микрофлоре тоже присутствует кишечная палочка. Поэтому изучают не только морфологию (форму и строение), но и биохимические свойства (процесс жизнедеятельности, влияние на окружающую среду). Затем полученные результаты сравнивают с имеющимися данными о «поведении» патогенных бактерий и назначают лечение.

Кроме того, микробиология научилась использовать свойства кишечной палочки для определения загрязнения окружающей среды. Дело в том, что кишечная палочка выводится из организма человека и животных вместе с фекальными массами. В случае попадания стоков в водоемы есть риск появления патогенных бактерий в обычной водопроводной воде, что может привести к серьезным эпидемиям.

Чтобы избежать подобного сценария, санитарно-эпидемиологическая служба регулярно берет образцы для лабораторных анализов. Именно кишечная палочка служит надежным индикатором чистоты воды. От того, какое количество бактерий одного вида будет найдено в образце, зависит показатель чистоты. Более того, анализируя полученные результаты можно даже определить источник загрязнения, то есть выяснить, кто является «поставщиком» бактерий: человек или животные.

Бактериальные культуры: чистые против смешанных

В микробиологии культурой бактерий называют популяцию микроорганизмов, растущую на питательной среде, которая используется в научных и медицинских целях. Различают:

1. Чистые культуры. Микроорганизмы одного и того же вида, выращенные в искусственной среде in vitro («в пробирке») и являющиеся потомками одной бактериальной клетки. Своего рода изолированное скопление микроорганизмов, выведенное с помощью посева на питательных средах.
2. Смешанные культуры. Сообщество бактерий разных видов, первоначально взятое из естественных источников (воздуха, воды, почвы) и культивированное (выращенное) в лабораторных условиях.

Чистая культура используется:

• в научных исследованиях;
• при диагностике инфекционных заболеваний;
• как исходный материал для производства вакцин, ферментов, антибиотиков, витаминов, гормонов и др.;
• в промышленном производстве (молочнокислые закваски, пивные и обычные дрожжи и т.д.).

Смешанная культура дает определение о поведении микробов «в естественной среде». То есть ученые получают возможность проследить за взаимодействием бактерий различного вида, появлением новых свойств, присущих микроорганизмам, только в «сожительстве» с другими видами. В отличие от математических законов в случае со смешанной культурой ее свойства не являются суммой свойств микробов, входящих в нее. Напротив, свойства такой субстанции могут сильно отличаться от характеристик составляющих ее микроорганизмов при их посеве и культивировании в изоляции (чистая культура).

Несмотря на то что выведение чистых культур стало мощным толчком в развитии микробиологии (и до сих пор является ее основным инструментом), смешанные культуры дают более полную картину окружающего мира, так как в природе скопления бактерий одного и того же вида обязательно контактируют с различными микроорганизмами, находящимися по соседству

Особую важность определение смешанной культуры приобретает в медицине, при исследовании взаимодействия различных инфекций с микрофлорой организма

То есть определение заболевания основано на выведении чистых культур, а для полного изучения болезни в развитии необходимо исследовать смешанные культуры.