Классификация питательных сред

По консистенции:жидкие, полужидкие, плотные.

По происхождению:естественные (молоко, картофель), искусственные, полусинтетические, синтетические.

По составу:простые (МПА, МПБ, овощи, молоко), сложные (1% глюкозы, 10-20% сыворотки крови, 20-30% асцитической жидкости, 5-10% дефибринированной крови).

По назначению:

· универсальные — среды, на которых хорошо растут многие виды бактерий. К ним относятся мясо-пептонный бульон (МПБ) и мясо-пептонный агар (МПА);

· специальные ― среды, специально приготовленные для получения роста бактерий, которые не растут на универсальных средах;

· дифференциально-диагностические ― среды, позволяющие отличать одни виды бактерий от других по ферментативной активности;

· селективные — среды, содержащие вещества, используемые микроорганизмами определенных видов и препятствующие росту других микроорганизмов. Селективные среды позволяют направленно отбирать из исследуемого материала определенные виды бактерий;

· дифференциально-селективные — среды, сочетающие в себе свойства дифференциально-диагностических и селективных сред;

· консервирующие;

· обогатительные.

Размножение бактерий на жидких и плотных питательных средах.

Рост ―координированное воспроизведение всех компонентов бактериальной клетки и увеличение ее биомассы. Размножение ― воспроизводство и увеличение количества клеток, приводящее к образованию бактериальной популяции.

Бактерии характеризуются высокой скоростью размножения. Скорость размножения зависит от видовой принадлежности, состава питательной среды, рН, температуры, аэрации.

На плотных питательных средах бактерии образуют скопления клеток, называемые колониями. Колонии разных видов отличаются по размерам, форме, консистенции, окраске, характеру краев, характеру поверхности, прозрачности. Характер роста на жидких питательных средах: пленочный (образованием пленки на поверхности питательной среды), диффузное помутнение, придонный (образование осадка).

Фазы развития бактериальной популяции

1. Исходная стационарная фаза (~ 1-2 ч.). Число бактерий не увеличивается, клетки не растут.

2. Лаг-фаза или фаза задержки размножения (~ 2 ч.).

3. Log-фаза ― логарифмическая или экспоненциальная фаза (~ 3-5 ч). Популяция делится с максимальной скоростью и идет увеличение особей в геометрической прогрессии.

4. Фаза отрицательного ускорения (~ 2 ч.). Связана с истощением лимитирующего метаболита или накоплением токсических продуктов метаболизма.

5. Стационарная фаза максимума. Количество образующихся и отмирающих клеток одинаково.

6. Фаза ускоренной гибели (~ 3 ч.).

7. Логарифмическая фаза гибели (~ 5 ч.).

8. Фаза уменьшения скорости отмирания – остающиеся живые особи переходят в состояние покоя.

Энергетический метаболизм бактерий

Аэробы ― микроорганизмы, использующие аэробный (окислительный) тип биологоческого окисления субстратов. Метаболизм аэробов осуществляется только при наличии в среде обитания высокой концентрации свободного кислорода, который выполняет функцию конечного акцептора отнятых от субстрата электронов. Культивирование аэробов осуществляют на средах с полным доступом кислорода воздуха.

Облигатные анаэробы ― микроорганизмы, использующие анаэробный тип биологического окисления (брожение).Метаболизм осуществляется только в средах с низким окислительно-востановительным потенциалом при отсутствии кислорода.

Повышение концентрации кислорода в среде ведет к гибели вегетативных форм. Количество извлекаемой в процессе брожения энергии невелико, поэтому облигатные анаэробы вынуждены сбраживать большое количество субстрата.

Факультативные анаэробы ― микроорганизмы, способные извлекать энергию из субстратов аэробным (окислительным) и анаэробным (бродильным) путями биологического окисления. Метаболизм может осуществляться как в условиях полного доступа кислорода в среду, так и в условиях анаэробиоза.

Методы создания анаэробиоза

Физические: посев в столбик сахарного МПА, кипячение (регенерация) жидких питательных сред с последующим масляным покрытием, механическое удаление кислорода в анаэростатах, замена кислорода индиферентным газом, трубки Вейона-Виньяля.

Химические:газогенераторные пакеты.

Биологические: среда Китта-Тароцци, метод Фортнера.

Лекция 4

Бактериофаги. Генетика микроорганизмов.

Бактериофаги (от лат. bacteriophaga – пожирающий бактерии) – вирусы микроорганизмов.

Бактериофагия – процесс взаимодействия фагов с бактериями, нередко заканчивающийся их лизисом.

Различают 5 основных морфологических групп бактериофагов:

· фаги с длинным сокращающимся отростком;

· фаги с длинным несокращающимся отростком;

· фаги с коротким отростком;

· фаги с аналогом отростка (пузырчатые);

· нитевидные фаги.

Бактериофаги подразделяют на вирулентные — способные вызвать продуктивную форму инфекции, и умеренные — способные вызывать не только продуктивную, но и редуктивную фаговую инфекцию.

Жизненный цикл фага может проявляться в следующих формах:

· продуктивная инфекция (фаг размножается в клетке и выходит из нее);

· редуктивная инфекция (геном фага проникает в клетку, однако размножения фага не происходит, его геном интегрируется в хромосому клетки-хозяина, становится ее составной частью, фаг превращается в профаг, а клетка становится лизогенной);

· абортивная инфекция, при которой взаимодействие фага с клеткой обрывается на какой-то стадии жизненного цикла фага, и он погибает.

Цикл развития вирулентного бактериофага ― этапы:

· адсорбция фага на поверхности бактериальной клетки;

· проникновение фаговой ДНК в бактериальную клетку;

· эклипс-период или СИ-фаза, т.е. фаза смены информации;

· синтез структурных компонентов фага;

· морфогенез фагов;

· лизис клетки и освобождение фаговых частиц.

Цикл развития умеренного бактериофага – этапы:

· адсорбция фага на поверхности клетки;

· проникновение фаговой ДНК в бактериальную клетку;

· интеграция фаговой ДНК в хромосому клетки-хозяина и превращение фага в профаг, формирование лизогенной системы.

Профаг спонтанно или под воздействием различных факторов (химические вещества, облучение УФ, рентгеновскими лучами, повышенная температура) может выходить из бактериальной хромосомы и вызывать продуктивную инфекцию.

Умеренные и дефектные фаги

Встраиваясь в бактериальную хромосому, умеренные или дефектные фаги вызывают лизогенизацию бактерий, которые могут приобретать новые признаки. Изменчивость лизогенных бактерий может быть связана:

· с приобретением генов, переносимых фагами от их предыдущих хозяев;

· с экспрессией «молчащих» генов бактерий-реципиентов. Фаговая ДНК, встраиваясь вблизи поврежденного промотора, заменяет его. При этом синтезируются определенные продукты, например протоксины дифтерийных бактерий.

Благодаря своему разрушающему (литическому) действию на бактерии фаги могут быть использованы с лечебно-профилактической целью при различных заболеваниях (дизентерия, холера, различные гнойно-воспалительные заболевания и т. д.). Наборы стандартных фагов, в том числе международные используются для фаготипирования возбудителей ряда болезней (холеры, брюшного тифа, сальмонеллезов, дифтерии, стафилококковых и других заболеваний).

Практическое использование бактериофагов:

· фаготерапия;

· фагопрофилактика;

· фагодиагностика.

ГЕНЕТИКА ―наука, изучающая механизмы и закономерности наследственности и изменчивости организмов, а также методы управления этими процессами.

Ген ― наследственный фактор, единица наследственного материала ― определенный участок молекулы ДНК у высших организмов (РНК у ряда вирусов), ответственный за синтез определенного белка.

Генотип ― совокупность всех генов организма, его наследственная материальная основа.

Фенотип ― совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся на основе взаимодействия генотипа с условиями внешней среды.

Генетический материал у бактерий содержится в нуклеоиде (бактериальной хромосоме) и во внехромосомных генетических элементах — плазмидах и мигрирующих генетических элементах.