Классификация и систематика микроорганизмов

 

18 Способы питания бактерий.

 

В зависимости от источников углерода для питания бактерии делятся на:

1)аутотрофы, использующие для построения своих клеток диоксид углерода и другие неорганические соединения

2)гетеротрофы, питающиеся  за счет готовых органических  соединений. Гетеротрофы, утилизирующие  органические остатки отмерших  организмов в окружающей среде, называются сапрофитами. Гетеротрофы, вызывающие заболевания у человека  или животного, относят к патогенным и условно-патогенным. Среди патогенных микроорганизмов встречаются облигатные(способны существовать только внутри клетки)и факультативные паразиты.

В зависимости от окисляемого субстрата(донор электронов или водорода) делятся на:

1)литотрофы – микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода неорганические соединения

2)органотрофы – микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода органические соединения

Учитывая источник энергии различают:

1)фототрофы- используют энергию света

2)хемотрофы- источником энергии служат химические вещества

 

19 Механизм поступления питательных  веществ в бактериальную клетку.

 

Поступление различных веществ в бактериальную клетку зависит от величины и растворимости их молекул в липидах или воде, рН среды, концентрации веществ, различных факторов проницаемости мембран. Основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана. Выделяют следующие механизмы:

1)простая диффузия –  по градиенту концентрации, без  затраты энергии, не имеет субстратной  специфичности

2)облегченная диффузия  – по градиенту концентрации, без затраты энергии, субстратноспецифическая, осуществляется при помощи специальных белков-переносчиков(пермеаз)

3)активный транспорт –  против градиента концентрации, энергозатратная(за счет АТФ), субстратоспецифичная(специально связывающие белки в комплексе с премеазами), вещества поступают в клетку в химически неизмененной форме

4)транслокация – против градиента концентрации, с помощью фософтрансферазной системы, энергозатратная, вещества поступают в клетку в фосфолированном виде

 

20 Питательные среды: классификация, назначение; требования, предъявляемые  к ним.

 

Питательной средой в микробиологии называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.

Требования: прозрачность, стерильность, содержание пит веществ, доступность.

Классификация:

1)по происхождению

-естественные (молоко, желатин, картофель и др.);

- искусственные (пептона, аминопептида, дрожжевого экстракта и т. п.);

- полусинтетические (МПА и МПБ)

2) по консистенции

-плотные(МПА, агар-агар, кровяной агар)

-жидкие(МПБ)

-полужидкие( 0,5% МПА)

3)по назначению

-транспортные(общего назначения)- для культивирования большинства бактерий

-специальные

• Элективные- лучше растет определенный вид микроорганизмов(висмутсульфидный агар)
• Среды обогощения- стимулирует рост одного микроорганизма и  ингубирует другого микроорганизма
• дифференциально-диагностические- для изучения и идентификации отдельных групп бактерий, для определения протолитической активности, подвижности. Могут содержать определенные соединения- углевод ,спирты и т.д(желточно-щелочной агар для культивирования стрептококков, солевой для  стефалококков)

 

21 Культуральные особенности микроорганизмов. Рост на плотных и в жидких питательных средах.

 

Культивирование, то есть выращивание микроорганизмов в лаборатории, применяется для изучения их свойств и для получения биомассы. 

Культуральные свойства данного вида микроорганизмов - это:

1) условия, необходимые для  размножения

2) характер роста на  питательных средах.

Культуральные свойства - это одна из характеристик, которые учитываются при идентификации (определения вида) микроорганизмов.

Размножение бактерий в жидкой питательной среде наблюдается придонный, диффузный или поверхностный(в виде пленки) рост культуры. Подразделяют на несколько фаз:

1)лаг-фаза(период между посевом и началом размножения, продолжительность 4-5ч,при этом бактерии увеличиваются в размерах и готовятся к делению, нарастает количество нуклеиновых кислот, белка и др.компонентов.

2)фаза логарифмического  роста(период интенсивного деления бактерий, продолжительность около 5-6ч)

3)фаза стационарного роста(количество жизнеспособных клеток остается без изменений составляя максимальный уровень)

4)фаза гибели(отмирание бактерий в условиях истощения источников питательной среды и накопления в ней продуктов метаболизма бактерий)

Размножение бактерий на плотной питательной среде:такие бактерии образуют изолированные колонии округлой формы с ровными или шероховатыми краями(S- и R-формы), различной консистенции и цвета, зависящего от пигмента бактерий. Преобладающее большинство патогенных бактерий пигмента не образуют, вследствие чего колонии их бесцветны или молочно-мутного цвета, похожи на опал. В проходящем свете такие колонии в большей или меньшей степени прозрачны. Пигментообразующие виды микробов дают колонии различных цветов: кремовые, желтые, золотисто-оранжевые, синие, красные, сиреневые, черные и др.

22. Дыхание микроорганизмов. Особенности энергетического обмена у аэробов и анаэробов.

Путем дыхания микроорганизмы добывают энергию.

Дыхание – биологический процесс переноса электронов через дыхательную цепь от донора к акцепторам с образованием АТФ. В зависимости от того, что является конечным акцептором электронов, выделяют аэробное и анаэробное дыхание.

При аэробном дыхании конечным акцептором электрона является молекулярный кислород, при анаэробном связанный кислород (-NO3, -SO4, -SO3).

Все бактерии по типы дыхания подразделяются на аэробы и анаэробы.

Облигатные аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода, распространены на поверхности жидкой и плотной питательной среды (бруцеллы, микрококки, микобактерии).

Микроаэрофилы нуждаются в уменьшенной концентрации свободного кислорода. Для создания этих условий в газовую смесь для культивирования обычно добавляют углекислый газ до 10% концентрации (актиномицеты, лептоспиры.)

Факультативные анаэробы могут потреблять глюкозу и размножаться в аэробных и анаэробных условиях. Среди них есть микроорганизмы толерантные к относительно высоким концентрациям кислорода (аэротолерантные), а также микроорганизмы которые способны в определенных условиях переключаться с анаэробного на аэробное дыхание (большинство патогенных и сапрофитных микробов).

Строгие анаэробы размножаются только в анаэробных условиях, т.е. при очень низких концентрациях кислорода, который для них очень губителен (клостридии ботулизма, столбняка).

Аэробное дыхание энергетически более эффективно, т.к. синтезируют большее количество АТФ. В процессе аэробного дыхания образуются образуются токсичные продукты окисления  - перекиси водорода, супероксид-анион кислорода, от которых бактерии защищаются специальными ферментами (каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза). У анаэробов эти ферменты отсутствуют.

23. Методы культивирования анаэробов.

Для культивирования анаэробных микроорганизмов необходимо создание бескислородных условий, достигаемое различными методами.

Физические методы основаны на создании вакуума в специальных аппаратах — анаэростатах. Иногда воздух в них заменяют каким-либо другим газом, например СО2.  
Химические методы заключаются в том, что при культивировании исследуемого материала на плотных средах в эксикатор помещают химические вещества, например пирогаллол и щелочь, реакция между которыми идет с поглощением кислорода. В жидкие питательные среды можно добавлять различные редуцирующие вещества: аскорбиновую или тиогликолевую кислоту.

Биологический метод основан на одновременном культивировании аэробов и анаэробов на плотных питательных средах в чашках Петри, герметически закупоренных. (использование специальных питательных сред). Вначале кислород поглощается растущими аэробами, посеянными на одной половине среды, а затем начинается рост анаэробов, посев которых сделан на другой половине.

• Сахарный агар
• Среда Вильсон-Блэра
• Среда Китта -Тароци
• Метод Фортнера

 

24. Понятие о чистой культуре. Выделение чистых культур аэробных бактерий.

Чистой культурой называется популяция бактерий одного вида или одной разновидности, выращенная на питательной среде. Многие виды бактерий подразделяют по одному признаку на биологические варианты — биовары. Биовары, различающиеся по биохимическим свойствам, называют хемоварами, по антигенным свойствам — сероварами, по чувствительности к фагу — фаговарами. Культуры микроорганизмов одного и того же вида, или биовара, выделенные из различных источников или в разное время из одного и того же источника, называют штаммами, которые обычно обозначаются номерами или какими-либо символами. Чистые культуры бактерий в диагностических бактериологических лабораториях получают из изолированных колоний, пересевая их петлей в пробирки с твердыми или, реже, жидкими питательными средами. 
 
^ Колония представляет собой видимое изолированное скопление особей одного вида микроорганизмов, образующееся в результате размножения одной бактериальной клетки на плотной питательной среде (на поверхности или в глубине ее). Колонии бактерий разных видов отличаются друг от друга по своей морфологии, цвету и другим признакам. 

1 этап исследования - в стерильную посуду (пробирка, колба, флакон) забирают патологический материал. Изучают внешний вид, консистенцию, цвет, запах и другие признаки, готовят мазок, красят и исследуют под микроскопом.

2 этап исследования - на поверхности плотной питательной среды микроорганизмы образуется сплошной, густой налет или изолированные колонии. Чашки тщательным образом рассматривают и изучают изолированные колонии, которые выросли на поверхности агара. Обращают внимание на величину, форму, цвет, характер краев и поверхности колоний, их консистенцию и другие признаки. При потребности исследуют колонии под лупой, малым или большим увеличением микроскопа. В случае необходимости изготовляется мазок, окрашивается, исследуется под микроскопом, а микроорганизмы засеваются петлей на поверхность плотной питательной среды для получения изолированных колоний.

На третий день (3 этап исследования) изучают характер роста чистой культуры микроорганизмов и проводят ее идентификацию.

Сначала обращают внимание на особенности роста микроорганизмов на среде и делают мазок, крася его по методу Грама, с целью проверки культуры на чистоту. Если под микроскопом наблюдают бактерии однотипной морфологии, размеров и тинкториальных (способность краситься) свойств, делают вывод, что культура чиста.

 

25. Понятие о чистой культуре. Выделение чистых культур анаэробных бактерий.

Чистой культурой называется популяция бактерий одного вида или одной разновидности, выращенная на питательной среде. Многие виды бактерий подразделяют по одному признаку на биологические варианты — биовары. Биовары, различающиеся по биохимическим свойствам, называют хемоварами, по антигенным свойствам — сероварами, по чувствительности к фагу — фаговарами. Культуры микроорганизмов одного и того же вида, или биовара, выделенные из различных источников или в разное время из одного и того же источника, называют штаммами, которые обычно обозначаются номерами или какими-либо символами. Чистые культуры бактерий в диагностических бактериологических лабораториях получают из изолированных колоний, пересевая их петлей в пробирки с твердыми или, реже, жидкими питательными средами. 
 
^ Колония представляет собой видимое изолированное скопление особей одного вида микроорганизмов, образующееся в результате размножения одной бактериальной клетки на плотной питательной среде (на поверхности или в глубине ее). Колонии бактерий разных видов отличаются друг от друга по своей морфологии, цвету и другим признакам.

 

Схема выделения чистой культуры облигатных анаэробов. Взятие исследуемого материала осуществляется шприцем с притертым поршнем, после чего материал вносят в пробирку с транспортной средой. Выделение чистой культуры проводится со строгим соблюдением анаэробных условий на всех этапах исследования. 1-й этап – получение изолированных колоний. Готовят ряд разведений исследуемого материала и делают посев на чашки Петри со средой КАБ или другой питательной средой для культивирования анаэробов. Посевы инкубируют в микроанаэростатах. заполненных газовой смесью, при температуре 37С в течение 48-72 часов.

2-й этап - получение  чистой культуры анаэробов. На этом этапе: 1.Изучают морфологические и культуральные свойства выросших колоний. 2. Проводят параллельный рассев каждой отобранной колонии на две чашки Петри с питательной средой, например КАБ. Одну чашку инкубируют в аэробных условиях, другую - в анаэробных условиях. Для дальнейшего исследования отбирают культуры, выросшие только в анаэробных условиях (так исключают факультативные анаэробы).