Условия культивирования бактерий

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 20Следующая ⇒

18.Брожение и его виды

Брожение (субстратное фосфорилирование). Брожение - это разновидность анаэробного дыхания, при котором и донором и акцептором водорода является органическое вещество. Основные компоненты субстратного фосфорилирования: органические субстраты, связанный кислород.

При брожении происходит расщепление сложных органических веществ до более просто устроенных с выделением относительно небольшого количества энергии. При поступлении глюкозы в клетку, происходит гликолиз и образуется ПВК. Дальнейшие ее превращения предопределяются набором ферментов анаэробных бактерий. Бродильный (ферментативный) метаболизм, — процесс получения энергии, при котором отщепленный от субстрата водород переносится на органические соединения.

Кислород в процессе брожения участия не принимает. Восстановленные органические соединения выделяются в питательную среду и накапливаются в ней. Ферментироваться могут углеводы, аминокислоты (за исключением ароматических), пурины, пиримидины, многоатомные спирты. Не способны сбраживаться ароматические углеводороды, стероиды, каротиноиды, жирные кислоты. Эти вещества разлагаются и окисляются только в присутствии кислорода, в анаэробных условиях они стабильны. Продуктами брожения являются кислоты, газы, спирты.

В зависимости от того какие конечные продукты образуются, выделяют разные типы брожения:

1. Молочнокислое брожение. Примерами этого типа брожения являются лактобактерии, бифидобактерии, стрептококки. Из ПВК они образуют молочную кислоту (гомоферментативное брожение) или молочную кислоту, ацетон, янтарную кислоту, уксусную (гетероферментативное брожение). Продукты молочнокислого брожения играют большую роль в формировании колонизационной резистентности бактериями рода Lactobacillus и Bifidobacterium, составляющих облигатную флору кишечника. Молочнокислые бактерии широко используются в молочной промышленности для получения молочнокислых продуктов, а также в создании пробиотиков.

2. Маслянокислое брожение. Масляная кислота, бутанол, ацетон, изопропанол и ряд других органических кислот, в частности уксусная, капроновая, валерьяновая, пальмитиновая, являются продуктами сбраживания углеводов сахаролитическими строгими анаэробами (анаэробные бактерии рода клостридии, а также бактероиды, фузобактерии и другие группы). Спектр этих кислот, определяемый при помощи газожидкостной хроматографии, используется как экспресс-метод при идентификации анаэробов.

3. Пропионовокислое брожение. Возбудители относятся также к роду анаэробов - пропионибактериям, которые используются в производстве сыров. Конечный продукт брожения - пропионовая кислота. Пропионибактерии - обитатели кожи и слизистой оболочки человека и животных могут вызывать анаэробные инфекции.

4. Спиртовое брожение. Встречается, в основном, у дрожжей. Конечными продуктами являются этанол и С02. Сбраживание глюкозы происходит по ФДФ-пути в анаэробных условиях. При доступе кислорода процесс брожения ослабевает, на смену ему приходит дыхание. Подавление спиртового брожения кислородом называется эффектом Пастера. Спиртовое брожение используется в пищевой промышленности: хлебопекарной, виноделии.

5. Бутиленгликолевое брожение. В результате ферментации образуются бутиловый спирт, этиленгликоль, сероводород и другие токсические продукты. Этот вид брожения вызывают кишечная палочка и другие энтеробактерии, в том числе - возбудители кишечных инфекций - сальмонеллёза, дизентерии.

6. Муравьинокислое (смешанное) брожение. Встречается у представителей семейств Enterobacteriaceae, Vibrionaceae. Глюкоза расщепляется по ФДФ-пути, глюконат расщепляется по КДФГ-пути.

Знание механизмов брожения имеет большое практическое значение: во-первых, для разработки методов диагностики (идентификации) инфекционных заболеваний но набору ферментов; во-вторых, для создания современных биотехнологий молочнокислых продуктов, сыра, хлеба, вина, пива и многих других продуктов питания.

Культивирование микроорганизмов - размножение микроорганизмов путем создания оптимальных условий для их роста и размножения. Для культивирования бактерий необходимо соблюдать такие условия:

1. Наличие полноценной питательной среды. Каждая питательная среда независимо от сложности состава и цели применения должна обладать водной основой, органическим источником углерода и энергии, определенным рН, осмотическим давлением.

2. Температура культивирования. Температура влияет на скорость размножения. В зависимости от температурного режима выделяют:

• мезофилы размножаются в диапазоне температур 20—40°С, оптимум температуры развития для них 37°С. К мезофиллам относится большинство болезнетворных для человека бактерий;

• термофи.лы растут в диапазоне температур 40—60°С. Их оптимум развития которых лежит в пределах 55°С (в организме теплокровных не размножаются и медицинского значения не имеют. К термофилам относятся актиномицеты и некоторые спороносные бациллы;

• психрофилы, холодолюбивые, размножаются в диапазоне температур 0-20 °С. Это иерсинии, психрофильные варианты клебсиелл, псевдомонады, вызывающие заболевания человека. Размножаясь в пищевых продуктах, они более вирулентны при низких температурах.

3. Атмосфера культивирования. Для роста и размножения строгих аэробов необходим кислород. Аэробы хорошо растут на поверхности агара на чашках Петри или в тонком верхнем слое жидкой среды. Для обеспечения роста и размножения строгих аэробов в глубинных слоях жидкой среды необходимо диффузное распределение кислорода по всему объему питательной среды. Это достигается непрерывным перемешиванием или встряхиванием питательной среды, т. е. аэрированием. Аэрирование осуществляется на специальных аппаратах — встряхивателях.

Для культивирования факультативных анаэробов используют те же методы, так как в присутствии кислорода у них преобладает оксидативный метаболизм над ферментацией, как наиболее энергетически выгодный.

Микроаэрофилы размножаются при пониженном парциальном давлении кислорода. Этого можно достичь повышением в атмосфере культивирования парциального давления С02 до концентрации 1-5 % против 0,03 % С02 в атмосфере воздуха. Для этих же целей используют специальные С02-инкубаторы, или же посевы помещают в эксикаторы, в которых устанавливают горящую свечу.

Облигатные анаэробы для своего роста и размножения требуют исключения доступа кислорода воздуха. Это достигается следующими мерами:

• добавлением к питательным средам редуцирующих кислород веществ: тиогликолевой кислоты, аскорбиновой кислоты, цистеина, сульфидов;

• регенерацией от кислорода воздуха жидких питательных сред путем их кипячения с последующим плотным закупориванием сосудов, в которые налиты среды, резиновыми пробками;

• использование поглотителей кислорода, щелочного пирогаллола, и других, помещая их в герметически закрываемые емкости «газ-паки». Этот метод используется для культивирования аэротолерантных бактерий;

• механическим удалением кислорода воздуха с последующим заполнением емкости инертным газом (для этих целей используют анаэростаты и анаэробные боксы).

Для культивирования хемо- и фотоавтотрофных бактерий создается атмосфера, насыщенная С02.

4. Время культивирования. Зависит от времени генерации. Большинство бактерий культивируют для получения видимого роста в течение 18—48 ч. Для культивирования возбудителя коклюша требуется 5 суток, а для культивирования М. tuberculosis — 2—4 недели.

5. Освещение. Для выращивания фототрофных микроорганизмов необходим свет. Некоторые условно-патогенные микобактерии в зависимости от освещенности образуют пигмент, что используется при их идентификации.

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров