Микробиология – обширная современная наука, изучающая биохимические и физические свойства, морфологию и систематику бактерий. Мир прокариот богат огромным количеством различных видов. Чтобы исследовать все параметры этих микроорганизмов, ведется работа с их культурами на специальных питательных средах в стерильных условиях. Культуральные свойства бактерий – это один из важнейших способов определения и изучения прокариот.
Что такое колония бактерий?
Не секрет, что прокариоты – это одноклеточные организмы. Они легко и быстро размножаются, удваивая свое количество, по некоторым данным, каждые 20-30 минут. Несложно догадаться, что перед нами геометрическая прогрессия роста культуры.
Колония – это потомство одной клетки, видимое скопление огромного количества микроорганизмов на питательной среде. По размеру колонии, ее цвету и другим морфологическим признакам в лаборатории определяют культуральные свойства бактерий.
Для изучения параметров отдельного скопления клеток прокариот используется специальная питательная среда. На ней микроорганизмы способны быстро размножаться, т. к. в состав входят важные для метаболизма бактерий вещества. В итоге через 4-5 суток (промежуток времени может варьировать) на чашке Петри появляются приметные видимые точки, с которыми и проводится работа.
Проба бактерий, полученная из какой-либо среды, предварительно разбавляется для уменьшения количества бактерий на единицу объема. Проводится эта процедура для комфортной работы в дальнейшем, т. к. при чрезмерном посеве микроорганизмов питательная среда может покрыться сплошным слоем колоний (так называемый «газон»). Тогда отдельные точки едва различимы, а многие процедуры становятся невозможными для проведения.
Понятие культуральные свойства бактерий
Каким образом проводится анализ колоний микроорганизмов? Какие параметры следует учесть при исследовании?
Характеристика колонии бактерий на питательной среде составляется по нескольким критериям. К ним относятся морфологические, биохимические, физиологические свойства микроорганизмов, и все эти параметры определяются в лаборатории поэтапно. Например, визуальные отличия колоний данной бактерии можно зарегистрировать сразу после их выращивания. Остальные признаки изучаются уже при помощи специального оборудования (микроскоп) или определенных методик работы с веществами-анализаторами метаболитов, пигментов, ферментов и других продуктов жизнедеятельности прокариот.
Некоторые культуральные свойства бактерий приведены ниже.
1. Размеры колонии. Она может быть очень мелкой, мелкой, средней и большой. Диаметр измеряется в миллиметрах и может находиться в диапазоне от 0,1 до 5 и более. Колонии, не превышающие 1 мм в диаметре, называются точечными.
2. Цвет, а также способность к выделению красящего пигмента в окружающую среду.
3.Поверхность. Здесь определяют, является ли она гладкой, шероховатой, бугристой или же вовсе складчатой.
4. Профиль колонии: кратерообразная, выпуклая, конусовидный или просто плоский.
5. Структура колонии. Она может быть однородной, струйчатой, крупнозернистой или мелкозернистой.
6. Оптические свойства: прозрачная, полупрозрачная, непрозрачная, флуоресцирующая, матовая или блестящая;
7. Консистенция. Колония может быть вязкой или жидкой, тестообразной или пленчатой, маслянистой или хрупкой.
8.Край колонии: ровный, лопастной, ризоидный, волнистый, зубчатый и т. д.
Если работа ведется с мелкими группами клеток, используется микроскоп. При небольшом увеличении можно разглядеть и край колонии, и ее профиль, и поверхность. Некоторые признаки исследуются с помощью химических веществ. Консистенцию можно узнать, дотронувшись стерилизованной петлей или пипеткой до колонии. Таким образом определяются культуральные и биохимические свойства бактерий.
Питательная среда
Для того чтобы бактерии активно размножались в лабораторных условиях, используются питательные среды. Они могут быть растительного или животного происхождения, а по консистенции – твердые или жидкие. Важными параметрами при изготовлении таких смесей является постоянная кислотность, осмотическое давление и, конечно же, наличие ферментов, витаминов, микро- и макроэлементов. Не стоит забывать и об источниках углерода, азота и водорода.
Питательная среда обязательно должна быть прозрачной или полупрозрачной, чтобы была возможность без ошибок определить культуральные свойства бактерий. Агар чаще всего используется как исходный материал для изготовления таких сред. Он может быть в жидком (расплавленном) состоянии, но преимущественно уже сразу заливается в чашке Петри и застывает.
Жидкие питательные среды тоже используются в лабораторных условиях, но, в связи с агрегатным состоянием физиология микроорганизмов, культуральные свойства бактерий изучаются немного по-другому. Здесь важны такие параметры, как степень мутности воды, поверхностный, пристеночный или же придонный рост. Зернистый осадок, однородный или же в виде хлопьев, и другие признаки, которые возможно наблюдать только в жидкостной среде.
Инструменты для работы
Манипуляции с бактериальными клетками требуют использования стерилизованных лабораторных инструментов. Посев и изучение культуральных свойств микроорганизмов требует наличия бактериальной петли или пастеровской пипетки. Оба инструмента должны быть стерилизованы в пламени спиртовки, а наконечник пипетки предварительно отколот.
Эти нехитрые приспособления помогут при работе с посевами в лаборатории как на твердой питательной среде, так и в жидкой.
3 этапа выделения изолированных колоний
Исходный материал, как правило, содержит смесь разнообразных бактерий. Выделение изолированных колоний необходимой группы клеток – это скрупулезный и требующий внимания процесс. Он условно делится на три этапа:
1. Выделение накопительной культуры бактерий, среди которых присутствует необходимая нам для исследования.
2. Выделение изолированных чистых колоний с помощью специальных селективных методов.
3. Выращивание и размножение клеток бактерий, проведение работы с ними.
Конечно, для «добычи» нужных бактерий следует искать места их наибольшей концентрации во внешней среде, а в случае патогенных или условно-патогенных прокариот можно вовсе использовать биологический метод исследования. Суть последнего заключается в том, что подбирается организм, который чувствителен к данной бактерии. Та размножается в подопытном животном, и в результате в пробе крови можно найти множество необходимых для работы клеток прокариот.
Выделение изолированных колоний
Культуральные свойства бактерий можно исследовать только у изолированных и чистых колоний. Чтобы получить таковые из нескольких десятков посторонних видов бактерий на чашке Петри, используют метод Коха. Его суть заключается в том, что на 3 разные и свободные от микроорганизмов чашки с питательной средой помещают нужных бактерий. Причем это делают одной и той же петлей или пипеткой по остаточному принципу, т. е. не соскребают дополнительно клетки бактерий после проведения по питательной среде первой и второй чашки. Так, уже на третьей количество бактерий уменьшится и можно будет спокойно найти нужную колонию для исследования.
Культуральные свойства – основы микробиологии
Изучение клеток бактерий всегда начинается с анализа их колонии. По определенному списку параметров описывается группа микроорганизмов на чашке Петри, а затем уже делается фиксированный мазок и готовится таким образом препарат. Его рассматривают с помощью микроскопа и уже описывают отдельные клетки колонии. Оба действия нужны для идентификации бактерий: патогенные они или нет, к какой систематической группе относятся и т. д.
Где можно обнаружить бактерий?
Практически везде. Они обитают и в воздухе, и в земной коре, и в воде, и в таких экстремальных условиях, как гейзеры, вулканы или, наоборот, арктические ледники. Миллиарды бактерий находятся и в нашем человеческом организме, и среди них присутствуют как полезные, так и патогенные виды.
Мазок с любой поверхности, если она не была предварительно стерилизована, на чашке Петри даст несколько различных видов колоний. Прорастет клетка бактерий или нет, зависит от состава питательного субстрата, что часто используется при выращивании необходимых микроорганизмов. Так, заранее готовится избирательная среда, на которой могут проживать только определенные виды бактерий.
Для систематизации или идентификации активно используются культуральные свойства бактерий. Микробиология часто встречается с такими проблемами, как высев и рост колоний, их выборка, стерилизация оборудования и скрупулезная работа над пламенем спиртовки.
Заключение
Во многих биологических лабораториях проводится исследование бактериальных клеток различного происхождения. Это и диагностические центры, и научные объединения. Культуральные свойства бактерий – это один из способов определения микроорганизмов, что помогает при работе с «коктейлями» из различных видов прокариот. Также знание о том, к какой систематической группе относится та или иная клетка, позволяет лишний раз проверить правильность хода исследования используемого материала.
