Температурный режим культивирования
Одним из главных параметров классификации бактерий является их температурный оптимум роста. В зависимости от того, какая температура наиболее благоприятна для метаболизма и деления, микроорганизмы разделяют на три основные группы:
- Мезофилы. Оптимальная температура для их культивирования находится в диапазоне $20–40\ ^\circ\text{C}$. Это самая значимая группа в медицинской микробиологии, так как температурный оптимум совпадает с температурой тела человека. Подавляющее большинство патогенных бактерий являются мезофилами.
- Термофилы. Теплолюбивые микроорганизмы, которые активно размножаются при высоких температурах — от $40$ до $60\ ^\circ\text{C}$. К типичным представителям термофилов относятся актиномицеты, а также некоторые виды спорообразующих бацилл.
- Психрофилы. Холодолюбивые бактерии, температурный оптимум которых располагается в пределах от $0$ до $20\ ^\circ\text{C}$.
Методы создания анаэробных условий
Для выращивания бактерий, чувствительных к кислороду, необходимо создать специальные газовые условия. Выделяют два основных подхода к созданию анаэробиоза:
- Химический метод. Основан на использовании специальных веществ, поглощающих кислород из окружающей среды (например, щелочного пирогаллола). На практике также широко применяются герметичные емкости, оснащенные системами типа «газ-паки». Главное назначение химических методов — культивирование аэротолерантных бактерий, которые способны выживать в присутствии остаточного кислорода.
- Механический (физический) метод. Заключается в полном физическом удалении воздуха из рабочего объема с последующим его замещением инертным газом. Этот процесс требует специализированного оборудования, такого как анаэростаты или герметичные анаэробные боксы.
Параметры инкубации: время и свет
Помимо температуры и газового состава, важнейшими факторами являются временной и световой режимы.
Временной фактор напрямую зависит от скорости деления (времени генерации) конкретного вида микроорганизма. Для большинства бактерий стандартный срок культивирования составляет от 18 до 48 часов. Однако существуют медленнорастущие виды, диагностика которых занимает значительно больше времени:
- Возбудитель коклюша требует инкубации в течение 5 суток.
- Mycobacterium tuberculosis (возбудитель туберкулеза) образует видимый рост лишь через 3–4 недели.
Световой режим жизненно необходим для фототрофных микроорганизмов. В медицинской микробиологии свет имеет важное диагностическое значение при работе с условно-патогенными микобактериями: освещение напрямую влияет на их способность образовывать пигмент, что является ключевым критерием при внутривидовой идентификации.
Специфические методы и промышленное культивирование
Особую сложность в микробиологии представляет культивирование облигатных внутриклеточных паразитов. К этой группе относятся представители родов Rickettsia, Ehrlichia, Coxiella и Chlamydia. Поскольку они не могут размножаться на бесклеточных искусственных средах, для их выращивания используют живые системы:
- Культуры клеток;
- Организмы восприимчивых животных или членистоногих;
- Куриные эмбрионы.
Примечание: Куриные эмбрионы подходят для культивирования большинства внутриклеточных агентов, а также для бактерий с высокой степенью гетеротрофности (например, Borrelia и Legionella). Исключением являются эрлихии — они на куриных эмбрионах не растут.
Промышленное культивирование имеет совершенно другие масштабы и цели. Оно направлено на получение огромной микробной биомассы, которая затем используется для производства антибиотиков, вакцин, пробиотических препаратов и диагностикумов. Этот процесс осуществляется в специализированных аппаратах — ферментерах — и требует строжайшего автоматического контроля всех параметров роста бактериальной популяции.
Акроним для облигатных внутриклеточных бактерий — ХЭРЦ: Хламидии, Эрлихии, Риккетсии, Коксиеллы. Они требуют только «живых систем» для роста.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему для большинства патогенов человека термостат настраивают на 37 °C?
Подавляющее большинство бактерий, вызывающих заболевания у людей, относятся к мезофилам. Их температурный оптимум составляет 20–40 °C, что идеально совпадает с температурой человеческого тела.
Как выращивают бактерии, если нет анаэростата?
Можно использовать химический метод: поместить посевы в герметичную емкость вместе с поглотителями кислорода (щелочным пирогаллолом или специальными конвертами «газ-паками»). Это особенно эффективно для аэротолерантных микроорганизмов.
Можно ли вырастить хламидии на обычной питательной среде?
Нет, хламидии (как и риккетсии, коксиеллы, эрлихии) являются облигатными внутриклеточными паразитами. Для их размножения требуются живые клетки: культуры тканей, куриные эмбрионы или лабораторные животные.
Зачем при культивировании микобактерий нужен свет?
Свет используют как дифференциально-диагностический тест для условно-патогенных микобактерий: под воздействием освещения они начинают образовывать пигмент, что помогает точно идентифицировать вид.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы химического поглощения кислорода пирогаллолом
- Особенности гетеротрофного питания боррелий и легионелл
- Принципы работы промышленных ферментеров
- Почему эрлихии не способны размножаться в куриных эмбрионах
- Пигментообразование условно-патогенных микобактерий
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Условия культивирования бактерий» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Физиология микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.