42
Организмы, для которых источником энергии является свет, называются
фототрофами.
Те
организмы, которые получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций,
называются
хемотрофами.
Среди
хемотрофов
выделяют
литотрофы
(от
греч.
lithos
-
камень),
способные
использовать
неорганические
доноры
электронов
(Н
2
,
NH
3
,
H
2
S,
Fe
2+
и
др.)
и
органотрофы,
которые используют в качестве доноров электронов органические соединения.
Бактерии,
изучаемые
медицинской
микробиологией,
являются
гетерохемоорганотрофами.
Отличительной особенностью этой группы является то, что
источник углерода у них является источником энергии. Учитывая разнообразие микромира и
типов метаболизма, далее изложение материала ограничено рассмотрением метаболизма у
гетерохемоорганотрофов.
Степень гетеротрофности у
различных бактерий неодинакова. Среди бактерий
выделяют
сапрофиты
(от греч.
sapros -
гнилой,
phyton -
растение), которые питаются мертвым
органическим материалом и независимы от других организмов, и
паразиты
(от греч.
parasites -
нахлебник) - гетеротрофные микроорганизмы, получающие питательные вещества от
макроорганизма.
Среди паразитов различают облигатные и факультативные.
Облигатные
паразиты
полностью лишены возможности жить вне клеток макроорганизма. К ним относятся
представители родов
Rickettsia, Coxiella, Ehrlichia, Chlamydia
и др., размножающиеся только
внутри клеток макроорганизма.
Факультативные
паразиты могут жить и без хозяина и
размножаться, так же как и сапрофиты, на питательных средах
in vitro,
т.е. вне организма.
Культивирование бактерий в системах
in vitro
осуществляется на питательных средах.
Искусственные питательные среды должны отвечать следующим требованиям.
• Каждая питательная среда должна содержать воду, так как все процессы
жизнедеятельности бактерий протекают в воде.
• Для культивирования гетероорганотрофных бактерий в среде должен содержаться
органический источник углерода и энергии. Эту
функцию выполняют различные органические
соединения: углеводы, аминокислоты, органические кислоты, липиды. Наибольшим
энергетическим потенциалом обладает глюкоза, так как она непосредственно подвергается
расщеплению с образованием АТФ и ингредиентов для биосинтетических путей. Часто
используется в этих целях пептон - продукт неполного гидролиза белков, состоящий из поли-,
олиго- и дипептидов. Пептон также поставляет аминокислоты для построения бактериальных
белков.
• Для синтеза белков, нуклеотидов, АТФ, коферментов бактериям требуются источники
азота, серы, фосфаты и другие минеральные вещества, в том числе микроэлементы. Источником
азота может служить пептон; кроме того, большинство бактерий
способны использовать соли
аммония в качестве источника азота. Серу и фосфор бактерии способны утилизировать в виде
неорганических солей: сульфатов и фосфатов. Для нормального
функционирования ферментов
бактериям требуются ионы Са
2+
, Mg
2+
, Mn
2+
, Fe
2+
, которые добавляют в питательную среду в виде
солей, чаще всего фосфатов.
• Решающее значение для роста многих микроорганизмов имеет рН среды.
Поддерживание определенного рН имеет значение для предотвращения гибели микроорганизмов
от ими же образованных продуктов обмена.
• Среда должна обладать определенным осмотическим давлением. Большинство бактерий
способны расти на изотоничных средах, изотоничность которых достигается добавлением NaCl в
концентрации 0,87%. Некоторые бактерии не способны расти на средах при концентрации соли в
них ниже 1%. Такие бактерии называются
галофильными.
Так как устойчивость к осмотическому
давлению определяется наличием у
бактерий клеточной стенки, бактерии, лишенные клеточной
43
стенки, микоплазмы L-формы, могут расти на питательных средах, содержащих гипертонический
раствор, обычно сахарозы. При необходимости к питательной среде добавляют факторы роста,
ингибиторы роста определенных бактерий, субстраты для действия ферментов, индикаторы.
• Питательные среды должны быть стерильными.
В зависимости от консистенции питательные среды могут быть жидкими, полужидкими и
плотными. Плотность среды достигается добавлением агара.
Агар -
полисахарид, получаемый из водорослей. Он плавится при температуре 100 °С, но
при охлаждении остывает при температуре 45-50 °С. Агар добавляют в концентрации 0,5% для
полужидких сред и 1,5-2% для создания плотных сред. В
зависимости от состава и цели
применения различают простые, сложные, элективные, минимальные, дифференциально-
диагностические и комбинированные среды.
По составу питательные среды могут быть простыми и сложными. К
простым
средам
относятся пептонная вода, питательный бульон, мясопептонный агар. На основе простых
сред готовят
сложные среды,
например сахарный и сывороточный бульоны, кровяной агар.
В зависимости от назначения среды подразделяются на элективные, обогащения,
дифференциально-диагностические. Под
элективными
понимают среды, на которых лучше растет
какой-то определенный микроорганизм. Например, щелочной агар, имеющий рН 9,0, служит для
выделения холерного вибриона. Другие бактерии, в частности кишечная палочка, из-за высокого
рН на этой среде не растут.
Среды обогащения -
это среды, которые стимулируют рост какого-то определенного
микроорганизма, ингибируя рост других. Например, среда, содержащая селенит натрия,
стимулирует рост бактерий рода
Salmonella,
ингибируя рост кишечной палочки.
Дифференциально-диагностические
среды
служат
для
изучения
ферментативной
активности бактерий. Они состоят из простой питательной среды с добавлением субстрата, на
который должен подействовать фермент, и индикатора, меняющего свой цвет в
результате
ферментативного превращения субстрата. Примером таких сред являются среды Гисса,
используемые для изучения способности бактерий ферментировать сахара.
Комбинированные
питательные
среды
сочетают в себе элективную среду, подавляющую
рост сопутствующей флоры, и дифференциальную среду, диагностирующую ферментативную
активность выделяемого микроба. Примером таких сред служат среда Плоскирева и висмут-
сульфитный агар, используемые при выделении патогенных кишечных бактерий. Обе эти среды
ингибируют рост кишечной палочки.
Достарыңызбен бөлісу: